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三维光电子集成研究上的重要进展
近几年,硅基集成电路的速度遭遇瓶颈、停滞不前,解决的办法之一是引入光子学器件,部分取代电子学集成电路中的信号处理和互联器件,这就要求光子学器件具有像电子学集成那样的小尺度和三维集成能力,同时具有和电子学集成兼容的制备工艺。这些要求使得光电混合集成面临巨大的挑战,是一个世界性的难题。 光学所张家森教授团队与信息科学学院彭练矛教授团队合作,提出了基于表面等离激元和碳纳米管的三维光电混合集成系统,该系统与现有的COMS制备工艺兼容,可以实现光子学和电子学的三维集成和互联,为解决集成电路的速度瓶颈提供了一种方法。他们演示了几种集成回路,包括在片光操控回路、波长和偏振复用回路和具有COMS信号处理电路的集成模块。Fig. 1. Integration of plasmonic-enhanced detector with carbon nanotube (CNT) complementary metal oxide semiconductor (CMOS) signal processing circuits. a, Schematic of the 3D integrated circuits, consisting of bottom-layer passive WFSAs and metal connection lines, in-between HfO2 dielectrics and Au cross-layer connection lines, and top-layer plasmonic receiver and CNT CMOS signal processing circuits. b, Output characteristics of the plasmonic-enhanced barrier-free-bipolar diode (BFBD) and the normal BFBD under the illumination at "λ" =1200 nm. c, Electric field pattern of the La=320-nm SA. d-e, Transfer (d) and output (e) characteristics of the CMOS. f, VTC curves of the CMOS (blue line) and the 3D integrated circuits (red line). Inset is the corresponding equivalent circuit diagram of the 3D integrated circuits. g-i, Statistical figures of merit of the deep-subwavelength modules, including photocurrent (g) and photovoltage (h) of the BFBD as well as on-state current of the CMOS (i). 这种三维集成系统的优点包括:1. 使用低温COMS兼容制备工艺,可以在单片集成回路中集成光子学模块、电子学信号处理系统和存储系统;2. 利用具有原子厚度的碳纳米管材料以及金属工艺,使得光子学集成和电子学集成在材料上兼容;3. 基于表面等离激元使得光子学器件尺度可以和电子学器件尺度相近,便于集成;4. 碳纳米管的工作波段可以覆盖整个通讯波段,这是硅材料无法做到的;5. 光电探测器工作于光伏模式,可以减小能耗。该工作是首次利用原子厚度材料实现三维光电混合集成,可以实现更小的尺寸、更快的速度和更多的功能,同时,有可能解决电子学集成回路在速度上的瓶颈。 上述实验结果近期发表于最新一期《自然 电子学》杂志。 相关文献:Yang Liu, Jiasen Zhang, and Lian-Mao Peng, Three-dimensional integration of plasmonics and electronics. Nature Electronics 1, 644-651 (2018).Yang Liu, Jiasen Zhang, Huaping Liu, Sheng Wang, and Lian-Mao Peng, Electrically-driven monolithic subwavelength plasmonic interconnect circuits. Science Advances 3, e1701456 (2017).
北京大学 2021-04-11
农药悬浮剂(SC)稳定体系构建与集成应用技术
通过对悬浮剂制备、贮存过程中存在质量问题的研究,确定出 优化了的悬浮剂稳定配方,解决了悬浮剂贮存过程中分层、析水率不合格、奥 氏熟化、结块等问题,并通过系统研究悬浮剂稳定体系构建、探讨悬浮剂稳定 机理、加工工艺及影响因素,集成了悬浮剂的研发应用技术,为农药悬浮剂生 产企业的产品开发和推广应用提供指导,从而能够应用于农业的病虫草害防治 领域。研究成果在配方筛选方法、稳定体系构建、加工工艺以及药效研究等方 面取得了多项创新,为开发新型环保稳定的悬浮剂产品提供了先进的指导,必青岛农业大学科技成果介绍 2017 -58- 将推动农药悬浮剂的可持续发展。 本项目经专家鉴定达到国际先进水平。利用农药悬浮剂稳定体系构建与集 成应用技术开发相应悬浮剂产品,对农药制剂行业的发展以及绿色农业发展具 有重要指导意义。 
青岛农业大学 2021-04-11
面向精神科临床研究的业务过程与数据集成平台
该项目是精神病学与精神卫生学临床、软件工程和数据工程交叉方向,探讨临床研究业务过程与数据一体化集成平台的建设与实施,优化临床研究数据采集、存储、交换、可视化和分析决策,为临床研究提供更科学更高效的支撑方法与手段。
北京大学 2021-02-01
在片上微纳激光器精确集成领域的研究
北京大学“极端光学创新研究团队”发展了一种高精度的暗场光学成像定位技术(位置不确定度仅21 nm),并结合电子束套刻工艺,实现了片上量子点微盘激光器与银纳米线表面等离激元波导的精确、并行、无损集成。这种微盘-银纳米线复合结构同时具有介质激光器与表面等离激元波导的优势,因此不仅具有介质激光器的低阈值与窄线宽特性,而且具有表面等离激元波导的深亚波长场束缚特性。基于这种灵活、可控的制备方法,他们实现了片上微盘激光器与表面等离激元波导间多种形式的精确可控集成,包括切向集成、径向集成以及复杂集成,并且对量子点无任何加工损伤;进一步,通过同时集成多个片上微盘激光器与多个银纳米线表面等离激元波导,他们获得了多模、单色单模以及双色单模的深亚波长(0.008λ2)相干输出光源。这些高性能的深亚波长相干输出光源可以容易地耦合并分配至其它深亚波长表面等离激元光子器件和回路中。因此,这种灵活、可控的精确集成方法在高集成密度的光子-表面等离激元复合光子回路中具有重要应用,并且这种方法可以拓展到其它材料和其它功能的微纳光子器件集成中,为未来光子芯片的实现提供了一种可行的解决方案。  该工作于2018年5月发表在Advanced Materials上(Advanced Materials 2018, 30, 1706546),并以卷首插画(Frontispiece)的形式予以重点报道。文章的第一作者为北京大学物理学院博士研究生容科秀,陈建军研究员为通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、人工微结构和介观物理国家重点实验室、量子物质科学协同创新中心和极端光学协同创新中心等的支持。 图1. 片上胶体量子点微盘激光器与银纳米线表面等离激元波导的精确、并行、无损集成。
北京大学 2021-04-11
过程工业系统的用能集成与 CO2 减排
过程工业工艺过程是能源利用高度密集和CO2排放的系统。由于工艺系统能源消费的密集性和复杂性,系统中工艺过程、换热网络和蒸汽动力系统的节能一直备受重视。随着人们对CO2减排问题认识的逐渐深入,针对过程工艺系统能量利用中CO2减排与控制的问题也日益显现。如何在提高能源利用效率的同时减少CO2的排放以及如何在提高能源利用效率的节能技术方案中进一步选优成为亟待解决的关键问题。 本项目将采用夹点技术和数学规划技术相结合的方法。夹点技术已成功地在世界范围内取得了显著的节能效果。采用这种技术对新设计而言,比传统方法可节能30-50%,节省投资10%左右;对旧系统改造而言,通常可节能20-35%,改造投资的回收年限一般只有0.5-3年。由于夹点技术能取得明显的节能和降低成本的效果。 本项目的目的在于为过程工业系统提供系统分析和优化集成的方案。对过程工艺系统的能量利用进行夹点分析,找出能量利用不合理的环节和原因;对各装置提出节能改造的初步方案;对公用工程系统进行分析,找出能量利用不合理的环节和原因;提出解决方案并进行调优;从而提出全能量系统优化和CO2排放最小的改造方案。
西安交通大学 2021-04-11
工业机器人工作站及生产线集成技术
在各种类型的自动化生产线上,以工业机器人为核心集成适合于不同生产作业的机器人工作站或生产线是目前工业生产自动化的热门发展方向。北京科技大学已经在焊接、涂敷、搬运、装配及特殊作业等方面成功开发出多套工业机器人工作站。用于国内外多家企业,产生了良好的经济和社会效益。下面介绍几种典型的工作站: 用于汽车装配生产线的玻璃涂胶机器人工作站。其组成有机器人及其控制系统、单轴回转变位机、翻转机械手、胶液供给系统、保温室等。这种工作站保证了涂胶的均匀性、一致性、准确的涂敷位置以及优良的生产质量。机器人选用六自由度垂直关节机器人,最大动作半径约R1550mm,重复定位精度±0.08mm。通过在线示教,编制适合不同类型、不同尺寸的工件作业程序,由传感器判别工件型号,调用相应的作业程序,特别适用于多品种工件的混流生产。胶液采用性能优良的单组分湿气固化聚氨脂胶。供给系统由压胶泵、定量泵、胶枪、清枪器、保温室以及控制系统等构成。已在国内若干家汽车生产企业投入5套。 精密钣金焊接机器人工作站:开发出的焊接机器人工作站适用于碳钢、不锈钢和铝材的焊接。工作站由工业机器人、机器人移动滑台、工件位置变换机、夹具体、高品质电焊机、气动系统、电控系统及辅助装置等组成。机器人采用OTC公司的AX–V6L型六自由度垂直关节机器人。焊接电源采用OTC公司DP400型全数字控制脉冲MIG焊机。现已投入生产,提高了工厂的自动化生产水平和产品在国际市场的竞争力,改善了工人的劳动条件,使生产节拍更加稳定、迅速,焊接质量更加可靠,很值得在焊接加工业大力推广。 彩管搬运机器人工作站:大型彩管的特点是体积笨、重量大、温度高。在生产线上的搬运作业必须采用机器人工作站或专用的移载机。机器人工作站主要由机器人、末端执行器、同步装置、气动系统和电控系统等部分组成。开发出的适用于不同作业区的7个机器人搬运工作站投入使用后,运行稳定、可靠,取得了显著的经济和社会效益。这种技术同样适用于其它物品的搬运作业。 轿车挡风玻璃密封胶坝条粘贴机器人工作站:在轿车装配生产线上,使用机器人进行轿车前后挡风玻璃密封胶坝条的粘贴作业,是一项技术难度很大的工作。经过在试验机上的反复试验,现已经成功开发出密封胶坝粘贴末端执行器并用于实际生产。密封胶坝粘贴末端执行器机构简单、可靠,无需独立的驱动装置,适用于粘贴的特殊作业。经过轻量化设计,总重仅有5.8kg,实际生产中选用6自由度,可搬重量为6kg的工业机器人就可满足不同规格的轿车前后挡风玻璃密封胶坝的粘贴。 应用于各种产品的规模化生产,大幅度提高产品的质量和产量。
北京科技大学 2021-04-13
设备预防性维护与柔性作业车间控制集成优化方法
本发明公开了一种设备预防性维护和柔性作业车间控制集成的多目标优化方法,其特征在于,该方法具体包括:首先,根据柔性作业车间控制问题的工序先后顺序、设备维护时段、每个工序的生产过程不可中断、生产过程和设备维护过程之间不可冲突的约束条件,建立考虑成本和效率的柔性作业车间控制和设备维护计划的集成优化模型;其次,采用混合多目标化学反应方法对所述多目标进行优化,其中,所述多目标包括最大完工时间、总生产费用以及总的设备预防性维护的费用;最后,获得优化求解结果,即可得到柔性作业车间控制计划。本发明可以降低最大完工时
华中科技大学 2021-04-14
螺旋管内焊缝跟踪与熔透集成智能控制系统
技术内容及特点: 本项目旨在提升螺旋管制造业的自动化生产水平和 产品质量。该系统是一体化的智能控制系统,能够在内焊生产过程中对焊 缝进行自动跟踪,并对焊接的熔深进行实时控制。使用这套系统能够显著 提高产品的焊接质量和一致性,而且可以大大减轻工人的劳动强度。 市场预测及投资 :该产品具有非常可观的市场前景和经济效益。国内 众多的管状焊接生产厂家都需要实现焊接自动化,全国仅按 50 家计算, 每个厂家三条生
南昌大学 2021-04-14
方竹属重要经济竹种高效生态培育技术集成与创新
针对于我国方竹属重要经济竹种种苗缺乏、造林周期长、产量低下、培育技术落后等问题,以金 佛山方竹、合江方竹、刺黑竹为研究对象,集成国家科技支撑、重点研发、林业行业公益专项、林业科技推广等项目成果,优化构建了方竹属重要经济竹种高效生态培育技术 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 针对于我国方竹属重要经济竹种种苗缺乏、造林周期长、产量低下、培育技术落后等问题,以金 佛山方竹、合江方竹、刺黑竹为研究对象,集成国家科技支撑、重点研发、林业行业公益专项、林业科技推广等项目成果,优化构建了方竹属重要经济竹种高效生态培育技术,核心内容从以下四个方面开展: (1)系统开展了方竹属重要经济竹种的生物学特性研究,包括解剖学特性、笋芽分化机制、竹笋-幼竹高生长、枝-叶形态建成、气生根及秆芽的发育、遗传多样性等,揭示了方竹属重要经济竹种的基本生物生态学特性,为方竹属重要经济竹种的高效生态培育提供了理论依据; (2)揭示了金佛山方竹种子萌发机制,分析了不同种源金佛山方竹实生苗的差异,提出了金佛山方竹实生苗质量评价体系, 并制定了金佛山方竹实生苗种子质量标准、质量评价标准和苗木分级标准;确定了金佛山方竹适宜 AM真菌菌株,初步制定金佛山方竹菌根化育苗生产标准,为后期提高造林成活率提供了科技支撑; (3)开展了不同种源实生苗造林发笋、地下鞭生长与天然林的差异研究,运用生态系统空间结构理论,采用诱导扩鞭、留笋养竹技术,促使金佛山方竹实生苗造林 4 年内满园并产生经济效益,为后期推动方竹产业发展奠定了基础; (4)系统调查不同适生条件下金佛山方竹的生长状况,分析金佛山方竹生长与各环境因子(海拔、土壤类型、坡度、坡向、坡位及混交比例等)的关系,确定主导因子,进行立地类型划分;通过采用调整混交比例、立竹度、年龄结构、钩梢、采笋措施等,对不同生长条件下金佛山方竹的生长情况分别从生物学特性、高生长过程、各部分生物量及生产力等几个方面进行了调查研究,根据发笋量、立竹空间位置坐标建立 Cartesian 坐标系,进行 K 函数分析,明确了金佛山方竹生。
南京林业大学 2022-08-15
提高母猪年生产力关键技术集成与应用
该成果针对影响母猪年生产力的关键因素,研究提出以高繁殖力分子选育、生猪免消毒输精为核心的提高母猪繁殖力技术,以抗仔猪腹泻病分子辅助选择、早期隔离断奶为关键的提高仔猪断奶成活率技术,以仔猪微生态制剂综合应用、饲料植物提取物应用、饲料配方优化为核心的增强仔猪免疫力技术,以猪场环境控制、疾病综合防控为关键的高效生产管理技术,构建了提高母猪年提供断奶仔猪数(PSY)技术体系。
扬州大学 2021-04-14
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