一、研究背景 热浸镀锌是用于钢铁材料腐蚀防护最主要的方法之一。为了应对现代科技对钢铁耐腐蚀性日益增长的要求，欧美、日韩等一些发达国家先后研发出了一批具有高耐腐蚀性的热浸镀用Zn-Al系合金材料（见表1），尤其是Zn-Al-Mg合金具有优异的耐腐蚀性，如日本新日铁公司开发的SuperDyma合金镀层，耐蚀性大约为普通纯锌镀层的15倍以上，可与部分不锈钢相媲美，但是成本远低于不锈钢产品，具有极大的市场价值。 我国是世界上最大的热镀锌板生产国，而山东省的热镀锌板产能位居全国第一，但绝大部分为普通镀锌板，以及少量的镀铝锌硅板产品。因此，研究和开发高耐腐蚀性Zn-Al-Mg合金镀层材料，对山东省钢铁材料产业的转型升级具有非常重要的经济和社会价值。 二、项目内容 本项目系统研究了Ti, Sb元素对热浸镀Zn-11Al-3Mg合金组织与性能的影响。通过XRD对Zn-11Al-3Mg-Ti-Sb合金试样进行了物相分析，通过SEM和EDS观察和分析了合金试样的组织结构，通过洛氏硬度计测量分析了合金试样的硬度性能，通过电化学阻抗分析和电化学极化分析，研究了不同含量Ti、Sb元素对合金耐腐蚀性能的影响，并在实验室进行了钢板热浸镀实验。 三、项目产业化可行性分析 前已述及，本项目市场前景非常广阔，目前日韩等国生产的热浸镀Zn-Al-Mg板材在国内市场已有销售，售价比国内普通热镀锌板贵一倍以上，产品增值极为显著。本项目技术创新达到了国内领先水平，已经获得国家发明专利授权（图4），技术转化条件趋近成熟，实验室也进行了小批量的热浸镀实验。我们希望与省内具有较强实力的热浸镀板生产厂家进行合作，继续完成相关性能的测试和中试试验，早日实现该项目的产业化生产。 四、项目负责人及团队简介 项目负责人：周国荣，博士，副教授，目前主要从事金属板材涂镀材料的研究，承担山东省重点研发计划1项，完成山东省博士基金1项，同时参与了多项国家和省部级项目的研究，已发表SCI/EI收录的研究论文20余篇，已获国家发明专利授权3项，曾于2011年10月赴韩国国立庆尚大学访学1年； 项目组成员包括教授1人、副教授2人、讲师2人、硕士研究生2人，秉持严谨踏实、团结协作的精神，致力于实践“学以致用、学有所用”的宗旨，期望发挥高校科研能力强之长，增补企业研发力量弱之短，努力实现产学研紧密结合，将实验室的科研能力转化为企业的产品竞争力，为祖国早日成为世界制造强国添砖加瓦！

具有超高电子迁移率、合适带隙、环境稳定和可批量制备特点的全新二维半导体芯片材料（硒氧化铋，Bi 2 O 2 Se），在场效应晶体管器件、量子输运和可见光探测方面展现出优异性能。由Bi 2 O 2 Se制备成的原型光电探测器件具有很宽的光谱响应(从可见光到1700 nm短波红外区)，并同时具有很高的灵敏度(在近红外二区1200nm处灵敏度高达~65A/W)。 而利用飞秒激光器组建的超快光电流动态扫描显示Bi 2 O 2 Se光电探测器具有约1皮秒（10 -12 秒）的本征超快光电流响应时间。化合物由交替堆叠的Bi 2 O 2 和Se层组成，晶体中氧的存在，使其在空气中具有极佳的稳定性，完全可暴露于空气中存放数月且保持稳定。

本成果来自有重大应用前景的横向项目，它以现有的碳纳米管、活性炭等碳材料为原材料，通过化学的方法成功的制备了碳-铁合金纳米粒子的复合材料，饱和磁化强度均在50 emu/g以上，最高可达90 emu/g，其稳定性和磁性能均高于现有的碳-Fe3O4复合材料，达到国际领先水平。具有优异的电磁屏蔽、微波吸收等性能。主要应用：电磁屏蔽、介电材料、吸波隐身、高分子材料添加剂、医学上造影剂、药物载体等。具有非常广阔的应用前景和市场前景。

高功率锌镍一次电池具有很多优点:①与碱锰电池相比可大功率放电，适合数码相机、摄像机、电动玩具等便携式电子产品使用，如在数码相机中照相的张数可比碱锰电池多3倍以上;②与镍氢电池、锂离子电池相比则不需要充电器进行充电，买来则可使用，很方便;③组装工艺成熟，可利用现成的碱锰电池生产线组装;④适用面广，目前使用锌锰电池、碱锰电池、镍氢电池的地方就可使用锌镍一次电池;⑤绿色电池，对环境没有污染。生产锌镍一次电池的关键就在于其正极材料羟基氧化镍，羟基氧化镍的研发国内外都刚刚起步。 技术成熟程度 我们从2002年就开始羟基氧化镍的制备研究，现已申请有关羟基氧化镍和锌镍一次电池正极制备方法的5项中国发明专利。目前制备羟基氧化镍的工艺已很成熟，已进行了很多次中试试验，性能很好，超过了日本东芝公司。在1000mA恒流持续放电至1.0V的情况下,我们好的配方的电池放电接近1个小时,而日本东芝公司的高能一次锌镍电池只有47分钟。

项目简介： 锑化铟薄膜型霍尔元件主要用于直流无刷电机，大量应用于电脑 的电源风扇，CPU 风扇，打印机，电动自行车等所用的微型直流无刷 马达。具有灵敏度高，使用寿命长，可靠性高，体积小，重量轻，功 耗小，频率高，耐震动，耐灰尘、油污、水汽和盐雾等各种污染或腐 蚀的优点。 项目特色： 制备温度低，能源消耗低，环境污染极小，易于大规模生产，制 造成本低，投资小的优点。 

项目成果/简介:锑化铟薄膜型霍尔元件主要用于直流无刷电机，大量应用于电脑的电源风扇，CPU 风扇，打印机，电动自行车等所用的微型直流无刷马达。具有灵敏度高，使用寿命长，可靠性高，体积小，重量轻，功耗小，频率高，耐震动，耐灰尘、油污、水汽和盐雾等各种污染或腐蚀的优点。应用范围:目前只有日本旭化成和韩国三星可以生产薄膜型锑化铟霍尔元件芯片，国内无芯片生产技术。国内市场约 50 亿人民币，具有市场广，竞争少的优点。 南开大学开发的芯片制造技术，原材料成本便宜 30%左右，具有很强的市场竞争力和投资价值。效益分析:制备温度低，能源消耗低，环境污染极小，易于大规模生产，制造成本低，投资小的优点。

锑化铟薄膜型霍尔元件主要用于直流无刷电机，大量应用于电脑的电源风扇，CPU 风扇，打印机，电动自行车等所用的微型直流无刷马达。具有灵敏度高，使用寿命长，可靠性高，体积小，重量轻，功耗小，频率高，耐震动，耐灰尘、油污、水汽和盐雾等各种污染或腐蚀的优点。

通过简单封装和热退火，制备出稳定富含氢的IGZO 晶体管，其晶体管电学性能、稳定性都获得大大提高。制备方法较简单且重复性高，即用氮化硅薄膜封装，再通过热扩散将氮化硅内氢元素扩散至InGaZnO薄膜内。掺氢后的晶体管，其开态电流和开关比都获得了数量级的提升（约40倍），而且阈值电压没有太大变化。而对应提取出的场效应迁移率则出现异常，大于300 cm2/(V·s)，远高于未经处理的对照样品。然后结合二次离子质谱仪（SIMS）和X射线光电子能谱分析（XPS）表征，发现薄膜内不但氢浓度提升了约一个数量级，而且氧空位缺陷态也大大减少了，而自由电子浓度则相应显著增加。研究还指出，该工作模式在长沟道晶体管中效果尤为显著，而在短沟道器件中则受到明显局限。该工作揭示了氢在氧化物半导体中的稳定存在方式和对导电性能的关键作用，为提升长沟道晶体管的电流驱动能力提供了一种新的器件工作模式，并对高迁移率薄膜晶体管的验证和分析提供了普适性的理论依据和实验方法。

硅芯片是当代信息技术的核心，当前正向“深度摩尔”（More Moore）和“超越摩尔”（More than Moore）两个方向发展。物联网（IoT）应用是“超越摩尔”技术路线中相当重要的一环，需要数量巨大的集成电路芯片来分析处理来自外部传感器件的海量信号。目前，大多数传感信号采集器件和信号处理单元均为分离设计，将在整体上产生更大功耗并占据更大的空间。由此，复旦大学材料科学系教授梅永丰课题组提出了将信号检测和分析功能集成于同一个芯片器件中的全新概念。作为演示，研究团队将单晶硅薄膜柔性光电晶体管与智能薄膜材料相结合和组装，构造了对不同环境变量进行检测和分析的柔性硅芯片传感器及其系统。这一思路不仅具有优异的可扩展性，还可与当前集成电路先进制造工艺相兼容。5月2日，相关研究结果以《面向智能数字灰尘的硅纳米薄膜光电晶体管多功能集成传感器研究》（“Silicon Nanomembrane Phototransistor Flipped with Multifunctional Sensors towards Smart Digital Dust”）为题发表在《科学进展》（Science Advances）上。研究团队从器件的传感机理入手，利用柔性薄膜组装集成芯片传感器，实现了多种环境参数探测功能的集成。图1：(A) 器件主要功能层示意图；(B) 贴附于曲面上的柔性传感器件阵列；(C) 智能传感器件功能区的光学显微照片；(D)用于湿度传感的集成系统构造图；(E) 氢气通入前后参比器件与检测器件的电流变化，红色为参比电流，蓝色为检测电流。智能材料在环境刺激中可以发生折射率、颜色、晶体结构等方面的光学性质变化，但一般需要光谱设备或比色卡才能进行比对。而翻转的硅薄膜光电晶体管由于没有栅极金属阻挡功能区域的光信号吸收，可以更容易获得高灵敏的传感特性。利用这一点，研究团队将多种智能薄膜材料贴合在器件功能区，智能材料内部物理性质变化引起了微小光学性能改变，从而表现在输出的光电流上，因此可以在同一个芯片上实现对多种不同信号的同时检测。图1A展示了传感器件典型的功能层结构，顶层的智能薄膜材料对环境刺激发生响应，进而改变下方硅单晶薄膜光电晶体管的输出信号。具有2微米厚的热氧化二氧化硅层则作为光电晶体管的封装，对下方器件进行保护。硅薄膜光电晶体管完全由晶圆级先进集成电路工艺方法制备而成，结合了传统硅基光电子器件的高性能和硅纳米薄膜超薄厚度下的优良柔性。图1B是贴附于半径仅为2毫米直径玻璃管上的柔性器件阵列，表现出良好的弯曲性能。图1C是单个器件功能区域的特写，在蓝色虚框部分集成不同智能材料即可实现对不同环境信号的检测。图1D是具有完备传感与数据处理功能的柔性系统合成图，包括传感与参比器件、逻辑与存储单元、信号放大器和电源。研究团队利用该系统实现了对环境中湿度的实时、快速检测，演示的信号为依次减小的三个湿度脉冲。整个过程中直接对环境变化做出响应的信号，即参比器件与传感器件输出电流随时间的变化如图1E中所示。当环境发生变化（如图所示通入氢气），传感器件的输出电流大幅增加，而参比电流保持平稳，再利用差分电路处理，即可给出所检测的环境参数的值。研究团队开发了将智能材料与光电传感结合的新颖传感机制，并将传感模块与后续信号处理等模块集成在一起，展示了其在气体浓度、湿度、温度等多种环境参数检测方面的能力，已经初步具备了未来的“智能数字灰尘”的雏形。该策略也可以应用于其他的数字传感系统，在后摩尔时代中将具有巨大的应用潜力。论文主要由李恭谨博士，博士研究生马喆和尤淳瑜合作完成，并获得韩国延世大学Taeyoon Lee教授和中科院微系统所狄增峰研究员的合作支持。该工作得到国家自然科学基金委、上海市科委、复旦大学和专用集成电路与系统国家重点实验室等大力支持。