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本發(fā)明公開(kāi)了一種氧化鋅納米纖維同質(zhì)P-N結(jié)器件及其制備方法，屬于納米材料和半導(dǎo)體器件領(lǐng)域。采用靜電紡絲技術(shù)進(jìn)行二次紡絲，形成交叉結(jié)構(gòu)納米纖維P-N結(jié)氧化鋅半導(dǎo)體，制備方法簡(jiǎn)單，成本較低，適宜批量生產(chǎn)，由此方法制得的含有交叉結(jié)構(gòu)納米纖維P-N結(jié)的氧化鋅納米纖維同質(zhì)P-N結(jié)器件具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、性能穩(wěn)定可靠、實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

擁有人工微結(jié)構(gòu)科學(xué)與技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心、固體微結(jié)構(gòu)物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、半導(dǎo)體節(jié)能器件及材料國(guó)家地方聯(lián)合工程中心以及江蘇省光電信息功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研平臺(tái)，在硅基納米結(jié)構(gòu)材料與性能調(diào)控，硅基光子學(xué)器件和新型能源器件等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域具有很強(qiáng)的影響力。近年來(lái)，在硅基太陽(yáng)能電池片研發(fā)及其新型結(jié)構(gòu)材料在電池片上應(yīng)用等方面開(kāi)展了全方位的研究，承擔(dān)完成了國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃課題和國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等相關(guān)課題的研究。提出了漸變帶隙的納米硅量子點(diǎn)電池結(jié)構(gòu)，利用漸變帶隙進(jìn)一步拓寬電池的響應(yīng)光譜范圍，發(fā)展了包

1. 痛點(diǎn)問(wèn)題 目前硅基太陽(yáng)能電池占據(jù)著太陽(yáng)能電池的主導(dǎo)地位，其中單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率已可以達(dá)到25%左右，但它們需要比較多的單晶硅材料，生產(chǎn)成本高。而對(duì)于多晶硅，由于缺陷較多，轉(zhuǎn)換效率比較低。III-V族材料轉(zhuǎn)換效率高，但是材料和生產(chǎn)成本居高不下，難以推廣使用。雖然可以利用納米柱陣列來(lái)提高光吸收能力及減少材料成本，但是由于納米柱結(jié)構(gòu)具有很大的表面積，載流子較大的表面復(fù)合嚴(yán)重影響著器件的性能，而且需要昂貴的設(shè)備生長(zhǎng)徑向異質(zhì)結(jié)和控制摻雜濃度。 2. 解決方案 本項(xiàng)目提出一種磷化銦納米柱徑向同質(zhì)結(jié)陣列結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單制備方法，目前已完成高效太陽(yáng)能電池驗(yàn)證和原型器件的制備，另還有可見(jiàn)光探測(cè)器等在研。 本方法是在磷化銦納米柱制備過(guò)程中，利用刻蝕氣體中加入氫氣，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)了磷化銦納米柱陣列和徑向同質(zhì)結(jié)的制備，通過(guò)控制刻蝕時(shí)間及氫氣含量，精確控制磷化銦表面摻雜濃度及深度，相比于其他生長(zhǎng)徑向同質(zhì)結(jié)的方法，本方法設(shè)備簡(jiǎn)單，制備效率高。在降低成本方面，納米柱結(jié)構(gòu)相比于平面結(jié)構(gòu)具有更好的陷光效應(yīng)，只需使用少量的材料便可以實(shí)現(xiàn)高效光吸收。 合作需求 本項(xiàng)目下一步發(fā)展需求主要集中在與太陽(yáng)能電池相關(guān)企業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品合作，優(yōu)化和固定產(chǎn)品制作工藝流程，降低生產(chǎn)成本。其次是資本投資、政府政策等方面的扶持。需要的外部資源主要是產(chǎn)業(yè)的工程化和市場(chǎng)資源。

本項(xiàng)目提出并發(fā)展了通用的硅基二維半導(dǎo)體材料范德華外延技術(shù), 實(shí)現(xiàn)了多種層狀和非層狀半導(dǎo)體材料的二維薄膜可控生長(zhǎng)，解決了傳統(tǒng)外延方法中存在的晶格失配、熱失配等多物理失配技術(shù)難題，開(kāi)辟了非層狀材料在二維電子器件領(lǐng)域的研究新方向。 一、項(xiàng)目分類 重大科學(xué)前沿創(chuàng)新 二、成果簡(jiǎn)介 基于新材料、新架構(gòu)的硅基高密度集成信息功能器件的自主發(fā)展是國(guó)家重大戰(zhàn)略需求。本項(xiàng)目圍繞新型低維半導(dǎo)體材料的大規(guī)模可控制備、物性調(diào)控及其電子、光電器件展開(kāi)系統(tǒng)研究，主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)有： 一、二維半導(dǎo)體材料及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)的大規(guī)模可控制備。本項(xiàng)目提出并發(fā)展了通用的硅基二維半導(dǎo)體材料范德華外延技術(shù), 實(shí)現(xiàn)了多種層狀和非層狀半導(dǎo)體材料的二維薄膜可控生長(zhǎng)，解決了傳統(tǒng)外延方法中存在的晶格失配、熱失配等多物理失配技術(shù)難題，開(kāi)辟了非層狀材料在二維電子器件領(lǐng)域的研究新方向。在晶圓級(jí)二維半導(dǎo)體材料的基礎(chǔ)上構(gòu)建出大規(guī)模的二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)，得到了具有高可靠性和穩(wěn)定性的集成器件。相關(guān)成果發(fā)表在Science Advances、Advanced Materials等國(guó)際知名刊物上，共計(jì)40余篇，授權(quán)專利16項(xiàng)；與中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所等合作，成功實(shí)現(xiàn)了非層狀GaN在大失配硅基襯底上的高質(zhì)量外延，為第三代半導(dǎo)體的硅基集成提供了新的技術(shù)路線。 二、基于低維半導(dǎo)體材料的高靈敏光電器件。本項(xiàng)目通過(guò)發(fā)展高質(zhì)量硫族半導(dǎo)體的外延生長(zhǎng)新工藝，系統(tǒng)研究了MoTe2、PbS、CdTe等30余種二維半導(dǎo)體材料的光電性質(zhì)，極大地拓展了傳統(tǒng)的半導(dǎo)體光電材料體系；首次提出一種橋接的異質(zhì)結(jié)構(gòu)筑方式，大大降低了范德華間隙引入的光生載流子注入勢(shì)壘，獲得了高性能二維異質(zhì)結(jié)光電器件；發(fā)展了納米線場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件表面修飾方法，調(diào)節(jié)晶體管特性為強(qiáng)增強(qiáng)型，利用這種設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了“鎖鑰”式高選擇性、高靈敏度氣體檢測(cè)器件。本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了從深紫外區(qū)到中遠(yuǎn)紅外區(qū)的寬波段高靈敏度檢測(cè)，相關(guān)成果發(fā)表在Science Advances、ACS Nano等國(guó)際知名刊物上，共計(jì)30余篇，授權(quán)專利6項(xiàng)。 三、后摩爾時(shí)代新型低維電子信息器件。本項(xiàng)目基于低維半導(dǎo)體材料及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)的物性調(diào)控，首次提出了二維半導(dǎo)體材料中的“增強(qiáng)陷阱效應(yīng)”物理模型，實(shí)現(xiàn)了高性能的亞帶隙紅外探測(cè)器和非易失性光電存儲(chǔ)器；利用雙極性溝道中橫向載流子分布的特定電場(chǎng)依賴性，在二維黑磷晶體管中實(shí)現(xiàn)了室溫負(fù)微分電阻特性；通過(guò)構(gòu)筑亞5 nm溝道二維鐵電負(fù)電容晶體管，使得亞閾值擺幅突破玻爾茲曼物理極限，有效降低了器件能耗；創(chuàng)新性的提出多層二維范德華非對(duì)稱異質(zhì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了器件高性能與多功能的集成，器件性能為當(dāng)時(shí)最高指標(biāo)；發(fā)展了新型存算一體架構(gòu)電子器件技術(shù)，首次演示了兼具信息存儲(chǔ)和處理能力的二維單極性憶阻器，有望突破當(dāng)前算力瓶頸，提供集成電路發(fā)展的新途徑。相關(guān)成果發(fā)表在Nature Electronics、Nature Communications等國(guó)際知名刊物上，共計(jì)60余篇，授權(quán)專利7項(xiàng)。

本發(fā)明公開(kāi)了一種非易失性高密度三維半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，該存 儲(chǔ)器件由芯殼型納米線作為 NAND 串組成，所述 NAND 串垂直于襯 底。利用芯殼型納米線作為 NAND 串制作存儲(chǔ)器件，不僅使器件的結(jié) 構(gòu)更加簡(jiǎn)單，也減少了原有器件制作過(guò)程中復(fù)雜的制造工藝步驟，簡(jiǎn) 化了制備過(guò)程，對(duì)降低制造成本有積極作用

本發(fā)明公開(kāi)了一種傳輸線和漏波天線復(fù)用器件及其波束掃描方法，所述器件包括介質(zhì)基板，分別位于介質(zhì)基板上下表面的金屬條帶和金屬地板，以及通過(guò)過(guò)孔連接金屬地板和金屬條帶的周期性交替排列的電容和變?nèi)荻O管。金屬條帶包括兩端的漸變微帶線結(jié)構(gòu)和中間的人工表面等離激元結(jié)構(gòu)。當(dāng)變?nèi)荻O管的容值與固定電容的容值一致時(shí)，該器件的表面阻抗一致，實(shí)現(xiàn)傳輸線的功能；當(dāng)變?nèi)荻O管的容值與固定電容的容值不一致時(shí)，該器件的表面阻抗得到周期性調(diào)制，實(shí)現(xiàn)漏波天線輻射功能。采用電壓作為調(diào)節(jié)手段，隨著電壓的改變能夠?qū)崿F(xiàn)波束定頻掃描； 該器件制造簡(jiǎn)單、操作方便、容易集成，只需要一步光刻過(guò)程，不僅節(jié)省造價(jià)，而且避免了多層結(jié)構(gòu)引發(fā)的加工誤差。

項(xiàng)目以改善NPC太陽(yáng)能電池的光伏性能為最終目的，采用模板組裝技術(shù)制備高質(zhì)量的NPC電池用有序大/介孔復(fù)合電極膜，該法既簡(jiǎn)化了制備工藝，又可對(duì)薄膜的質(zhì)量進(jìn)行控制。該研究推動(dòng)了NPC太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，同時(shí)該技術(shù)符合國(guó)家能源可持續(xù)發(fā)展的需要，在改善日益嚴(yán)重的能源危機(jī)及環(huán)境污染有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

將 上轉(zhuǎn)換紫外發(fā)光材料 Er3+:YAlO3/TiO2 或 Er3+:Yb0.2Y0.79N0.1F0.1AlO2.8 與 TiO2 的 復(fù)合膜用于 太陽(yáng)能電池的電極材料，復(fù)合膜中 Er3+:YAlO3 或 Er3+:Yb0.2Y0.79N0.1F0.1AlO2.8 與的 TiO2 質(zhì)量比為 1:9~3:7 ；采用提拉浸漬法制備 Er3+:YAlO3/TiO2 復(fù)合膜和 Er3+:Yb0.2Y0.79N0.1F0.1AlO2.8 /TiO2 復(fù)合膜

高比能電池面向國(guó)家重大需求，僅鋰電池 2017 年市場(chǎng)規(guī)模已超過(guò) 1 億 kWh，并且隨著電動(dòng)汽車(chē)、規(guī)模儲(chǔ)能市場(chǎng)的迅速發(fā)展，電池需求快速增加，市場(chǎng)規(guī)模很快將超過(guò) 3000 億元。 本項(xiàng)目為陳軍教授團(tuán)隊(duì)十余年的研發(fā)成果，主要包含新型鋰電池、鈉電池、鋅電池等新能源電池，可用于電動(dòng)汽車(chē)、可再生能源風(fēng)光發(fā)電儲(chǔ)能等領(lǐng)域。 1. 開(kāi)發(fā)了兩類新型鋰電池正極材料：取代型錳系尖晶石正極材料和摻雜型超高鎳含量三元層狀材料。這兩種材料原料便宜、制備工藝（連續(xù)共沉淀與梯度加熱）簡(jiǎn)單，成本優(yōu)勢(shì)明顯，并且性能優(yōu)異，產(chǎn)品晶相純度高、形貌規(guī)整、振實(shí)密度大、長(zhǎng)周期循環(huán)穩(wěn)定性好。 2. 針對(duì)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)電極材料的不足，研發(fā)有機(jī)電極材料，它們由高豐度的 C、H、O、N 等元素組成，具有易合成、低成本、綠色環(huán)保等突出優(yōu)點(diǎn)，并且由于可實(shí)現(xiàn)多電子反應(yīng)，容量大、能量密度高，此外有機(jī)電極材料柔韌性強(qiáng)，在柔性可折疊等新穎結(jié)構(gòu)電池體系中應(yīng)用前景巨大。 部分有機(jī)電極材料在實(shí)驗(yàn)室中已實(shí)現(xiàn)公斤級(jí)制備，并組裝 Ah 級(jí)軟包全電池，經(jīng) 18 所等權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)鑒定，能量密度超過(guò) 300Wh/kg，通過(guò)安全性測(cè)試。計(jì)劃 5 年內(nèi)完成 1-2 種有機(jī)電極材料的中試，并實(shí)現(xiàn)部分電池產(chǎn)品的應(yīng)用示范，具有清潔環(huán)保優(yōu)勢(shì)。 可合作宏量制備及大容量電池裝配，推進(jìn)中試和產(chǎn)業(yè)化，將產(chǎn)生顯著經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。