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磷化銦基集成高速光開關(guān)芯片

傳統(tǒng)的CCD、CMOS硅基成像器件都不能響應(yīng)紫外波段的光信號，這是因?yàn)樽贤獠ǘ蔚墓獠ㄔ诙嗑Ч柚写┩干疃群苄。?lt;2nm）。但是近年來隨著紫外探測技術(shù)的日趨發(fā)展，人們越來越需要對紫外波段進(jìn)行更深的探測分析與認(rèn)識。紫外探測技術(shù)是繼激光探測技術(shù)和紅外探測技術(shù)之后發(fā)展起來的又一軍民兩用光電探測技術(shù)。幾十年來，紫外探測技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于光譜分析、軍事、空間天文、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)用生物學(xué)等諸多領(lǐng)域，對現(xiàn)代科研、國防和人民生活都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。特別是在先進(jìn)光譜儀器方面，國內(nèi)急迫需要響應(yīng)波段拓展到紫外的硅基成像器件。硅基成像器件如CCD、CMOS是應(yīng)用最廣泛的光電探測器件。當(dāng)前最先進(jìn)的光譜儀器大都采用了CCD或CMOS作為探測器件，這是因?yàn)镃CD、CMOS具有靈敏度強(qiáng)、噪聲低、成像質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。但由于紫外波段的光波在多晶硅中穿透深度很小（<2nm），CCD、CMOS等在紫外波段響應(yīng)都很弱。成像器件的這種紫外弱響應(yīng)限制了其在先進(jìn)光譜儀器及其他領(lǐng)域紫外波段探測的使用。 在技術(shù)發(fā)達(dá)國家,寬光譜響應(yīng)范圍、高分辨率、高靈敏度探測器CCD已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高檔光譜儀器中。上世紀(jì)中葉美國Varian公司開發(fā)的Varian700 ICP-AES所使用的寬光譜CCD檢測器分辨率達(dá)0.01nm,光波長在600nm和300nm時QE分別達(dá)到了84%和50%；美國熱電公司開發(fā)的CAP600 系列ICP所用探測器光譜響應(yīng)范圍更是達(dá)到165～1000nm，在200nm時的分辨率達(dá)到0.005nm.法國Johinyvon的全譜直讀ICP，其所用的CCD探測器像素分辨率達(dá)0.0035nm,紫外響應(yīng)拓展到120nm的遠(yuǎn)紫外波段。德國斯派克分析儀器公司的全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀一維色散和22個CCD檢測器設(shè)計，其光譜響應(yīng)范圍為120－800nm。德國耶拿JENA 連續(xù)光源原子吸收光譜儀contrAA采用高分辨率的中階梯光柵和紫外高靈敏度的一維CCD探測器，分辨率達(dá)0.002nm,光譜響應(yīng)范圍為189—900 nm。總而言之，發(fā)達(dá)國家在寬光譜響應(yīng)和高分辨率高靈敏度探測器件的研制領(lǐng)域已取得相當(dāng)?shù)某删汀Ｖ饕夹g(shù)指標(biāo)和創(chuàng)新點(diǎn)（1）  我們在國內(nèi)首次提出紫外增強(qiáng)的硅基成像器件，并在不改變傳統(tǒng)硅基成像探測器件的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用鍍膜的方法增強(qiáng)成像探測器件CCD、CMOS的紫外響應(yīng)，使其光譜響應(yīng)范圍拓寬到190—1100nm，實(shí)現(xiàn)對190nm以上紫外光的探測。（2）  提高成像探測器的紫外波段靈敏度，達(dá)到0.1V/lex.s。（3）  增強(qiáng)成像探測器件的紫外響應(yīng)的同時，盡量不削弱探測器件對可見波段的響應(yīng)。（4）  選用適合的無機(jī)材料，克服有機(jī)材料使用壽命短的缺陷。 紫外探測技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于光譜分析、軍事、空間天文、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)用生物學(xué)等諸多領(lǐng)域，對現(xiàn)代科研、國防和人民生活都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。特別是在先進(jìn)光譜儀器方面，國內(nèi)急迫需要響應(yīng)波段拓展到紫外的硅基成像器件，該設(shè)計與傳統(tǒng)CCD、CMOS結(jié)合，能滿足寬光譜光譜儀器所需的紫外響應(yīng)探測器的需要。能提高光譜儀器光譜響應(yīng)范圍，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和物質(zhì)分析和檢測中具有很廣的市場前景。 該設(shè)計樣品能取代傳統(tǒng)CCD、CMOS，應(yīng)用于大型寬光譜光譜儀器上，作為光譜儀的探測器件。將傳統(tǒng)光譜儀器的光譜檢測范圍拓寬到190—1100nm. 實(shí)現(xiàn)紫外探測和紫外分析。具有較強(qiáng)的市場推廣應(yīng)用價值。

通過簡單封裝和熱退火，制備出穩(wěn)定富含氫的IGZO 晶體管，其晶體管電學(xué)性能、穩(wěn)定性都獲得大大提高。制備方法較簡單且重復(fù)性高，即用氮化硅薄膜封裝，再通過熱擴(kuò)散將氮化硅內(nèi)氫元素擴(kuò)散至InGaZnO薄膜內(nèi)。摻氫后的晶體管，其開態(tài)電流和開關(guān)比都獲得了數(shù)量級的提升（約40倍），而且閾值電壓沒有太大變化。而對應(yīng)提取出的場效應(yīng)遷移率則出現(xiàn)異常，大于300 cm2/(V·s)，遠(yuǎn)高于未經(jīng)處理的對照樣品。然后結(jié)合二次離子質(zhì)譜儀（SIMS）和X射線光電子能譜分析（XPS）表征，發(fā)現(xiàn)薄膜內(nèi)不但氫濃度提升了約一個數(shù)量級，而且氧空位缺陷態(tài)也大大減少了，而自由電子濃度則相應(yīng)顯著增加。?研究還指出，該工作模式在長溝道晶體管中效果尤為顯著，而在短溝道器件中則受到明顯局限。該工作揭示了氫在氧化物半導(dǎo)體中的穩(wěn)定存在方式和對導(dǎo)電性能的關(guān)鍵作用，為提升長溝道晶體管的電流驅(qū)動能力提供了一種新的器件工作模式，并對高遷移率薄膜晶體管的驗(yàn)證和分析提供了普適性的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)方法。

已有樣品/n“新型高密度存儲材料與器件”面向大數(shù)據(jù)時代對海量數(shù)據(jù)存儲和處理的需求，研究相變、阻變、鐵電等新型存儲材料和器件的設(shè)計與制備關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)展用于高密度存儲陣列的選通器件及三維集成技術(shù)，研制兼具信息存儲、邏輯、運(yùn)算、編解碼等多功能的新型原型器件以及柔性阻變存儲器原型器件，將為我國發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型高性能存儲材料與器件奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

項(xiàng)目研制出倍頻程和1.5倍頻程寬帶低二次諧波連續(xù)波行波管，二次諧波由-3 dBc降低到-7dBc，是目前國內(nèi)外此類行波管綜合技術(shù)水平最高的指標(biāo)。并且研制出了國際上第一只高效率W波段脊加載曲折波導(dǎo)行波管及第一只V波段曲折波導(dǎo)寬帶行波管。該項(xiàng)目獲得四川省科技發(fā)明一等獎。

紅外光電探測器在國防軍事方面有重要的應(yīng)用前景，比如紅外制導(dǎo)、紅外追蹤、夜視儀等等。目前國外使用的主流紅外光電探測器是基于碲鎘汞的制冷型探測器和氧化釩/非晶硅的非制冷型探測器。對于碲鎘汞探測器來說，一方面在高質(zhì)量的材料生長上存在很大的挑戰(zhàn)；另一方面它需要輔助制冷裝置來提供 77 K 的低溫環(huán)境，極大地限制了其便攜性和廣泛使用性。而基于氧化釩/非晶硅的非制冷型探測器由于其熱輻射引發(fā)電阻變化的機(jī)制極大地限制了探測率（小于 10

1. 痛點(diǎn)問題 功率半導(dǎo)體是支撐能源領(lǐng)域發(fā)展的核心部件。為實(shí)現(xiàn)3060雙碳目標(biāo)，我國正在超常規(guī)推動新能源發(fā)電、大容量輸配電和電氣化交通等領(lǐng)域，對電壓等級4.5kV以上的功率器件需求急速增長。提高器件電壓和容量可以減少器件串并聯(lián)數(shù)量、縮減裝備體積和成本，是解決城市用地緊張、降低海上風(fēng)電平臺建設(shè)成本的關(guān)鍵。然而，受工作機(jī)理和制備工藝限制，IGBT器件最大功率等級為4.5kV/3kA和6.5kV/0.75kA，已接近瓶頸，無法滿足能源發(fā)展需求。因此，亟需更高電壓、更大容量、更高可靠性和更低制造成本的功率半導(dǎo)體器件解決方案。 2020年，中國功率半導(dǎo)體市場規(guī)模達(dá)2000億元，但90%以上依賴進(jìn)口，尤其是4.5kV以上器件，近乎全部進(jìn)口。亟需尋求自主可控的功率半導(dǎo)體器件國產(chǎn)替代方案。 2. 解決方案 本技術(shù)面向新能源發(fā)電和輸配電領(lǐng)域大容量、高可靠的需求，提出了自主化IGCT器件（集成門極換流晶閘管）的設(shè)計、制備和驅(qū)動控制方案，可以提高阻斷電壓和關(guān)斷電流能力、降低器件運(yùn)行損耗，且可以結(jié)合應(yīng)用工況開展定制優(yōu)化，如改善器件防爆特性、解決高壓裝置中的驅(qū)動供電問題等，從而實(shí)現(xiàn)大容量、高可靠、低成本、高效率的能量管理和功率變換。 目前團(tuán)隊已研制出4.5kV/5kA和6.5kV/4kA的IGCT器件，功率等級全面覆蓋IGBT，且具有向更大容量發(fā)展的潛力。與IGBT、MOSFET等晶體管器件相比，本技術(shù)提出的IGCT具有通態(tài)損耗低、耐受電壓高、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等突出優(yōu)勢，符合能源發(fā)展趨勢，且制造工藝沿用基本沿用傳統(tǒng)的晶閘管路線，制造成本低，國內(nèi)工藝基礎(chǔ)好。

提出了層數(shù)調(diào)制、柵極電壓調(diào)制和自組裝單分子層調(diào)制等物理、化學(xué)改性策略，顯著調(diào)控了MoS2載流子濃度和功函數(shù)，為開發(fā)低接觸電阻的高性能納電子器件提供了手段，研究成果發(fā)表于ACS Nano、APL等知名期刊，應(yīng)邀為Adv. Mater.撰寫綜述一篇。

中階梯光柵的刻劃： ICP光譜儀的分光核心部件主要是中階梯光柵，中階梯光柵的二維分光系統(tǒng)，具備更高的分辨能力，使光譜儀具有分析精準(zhǔn)、多元素同時檢測以及檢測速度快等優(yōu)點(diǎn)。 √ 分辨力高 √ 制作難度大