显示面板制造装备国产化的思考与行动

摘要:显示面板产业从阴极射线管(CRT) 发展到有机发光二极管(OLED),日本、韩国等国家的主要技术引领区域基本采用“装备—材料—产品”的全链条垂直整合模式,实现区域内的产业链自足,同时每一次技术跃迁都重构了全球产业版图。中国显示产业的发展从零起步,通过成套引进、消化吸收、自主创新的模式,逐步实现了出货量居全球第1 位,但同时还存在“大而不强”的痛点:显示面板产线核心装备严重依赖进口。显示产业的市场需求仍在不断增长,虽然液晶显示器(LCD) 已趋于饱和,但是OLED正成为市场主力军,预计到2027 年OLED出货量将达到12.2 亿片,其装备的投资占比已超过80%并在逐年提升;微米发光二极管(Micro LED) 将步入市场前端,预计到2030 年全球Micro LED显示面板市场规模将突破千亿美元,出货量也将达到数亿片级别,其装备投资占比也将高达80%以上。针对显示产业未来的市场需求,以及当前显示面板制造核心装备国产化的诸多不足(如高世代产线投资规模大、产业链协同不足、市场需求变化、技术与市场双重挑战等),布局显示面板制造核心装备国产化关系到我国显示产业的供应链安全,保证技术主权及利润分配的掌控,同时能推动我国显示产业升级,推动科技新的增长点。显示产业的发展为装备产业积累了一定的技术基础,培养了一批人才,特别是国家相关集成电路制造专项行动为显示制造装备国产化提供了宝贵经验,加上广东省在显示产业基础、技术可行性和平台基础等方面的优势,位于广东省佛山市的季华实验室已展开行动,牵头实施了显示制造核心装备国产化的专项“璀璨行动”,布局了17 台套核心装备项目,规划用5—10 年时间完成国产化研制测试验证及产业化应用,逐步实现装备国产化的替代。

先进光学超精密制造技术现状、问题与建议

摘要:随着激光核聚变、空间对地观测、深空探测、极紫外光刻等关键领域的不断发展,对高面形精度、高表面质量光学元件需求的不断增加,先进光学超精密制造技术已成为国家高端制造领域的核心支柱。文章围绕光学元件的材料制备技术、超精密成形、抛光、检测及表面处理技术等方面,阐述了国内先进光学超精密制造技术的研究现状,分析了国内该领域存在的问题及应对措施,对先进光学超精密制造技术的下一个新阶段进行了展望,希望能引发该领域研究的一些思考。

面向“十五五”的半导体装备的挑战与机遇

摘要:面向“十五五”,我国半导体装备产业面临技术封锁与供应链脱钩的双重挑战,需从“追赶替代”转向“路径创新”,突破对国际技术体系的依赖。文章分析了三大核心需求:支撑自立自强(突破先进制程装备与零部件瓶颈)、构建中国特色创新生态(探索GAA、3D集成等新技术路径)、推动智能化升级(融合AI与数字化技术)。同时,提出以“再全球化”策略应对逆全球化,通过内循环与国际双循环协同,重塑全球半导体产业链。当前,国产装备在成熟制程取得突破,但高端领域仍被美国、日本、欧洲垄断,且面临低水平重复竞争、供应链“卡脖子”等问题。建议通过系统性科技攻关、上下游协同创新,避免内卷,聚焦非对称技术优势,实现从自主可控到自立自强的跨越。

机电转化纤维及自供能可穿戴纺织器件

摘要:随着智能电子设备的迅猛发展, 人们对柔性、可穿戴的自供能系统的需求日益增长. 机电转化纤维(mechano-electric conversion fibers, MECFs)凭借其卓越的能量转换能力, 成为实现这一目标的关键技术. 本文综合评述了MECFs的基本原理、制备技术、结构分类以及在自供能可穿戴纺织器件中的应用, 并对未来的发展趋势进行了展望. MECFs依赖于摩擦电效应进行能量转换, 该效应主要通过摩擦起电和静电感应两个步骤实现. 制备技术是影响MECFs规模化生产的关键因素, 本文特别介绍了几种常见的制备方法, 包括静电纺丝、纺纱、湿法纺丝和熔融纺丝. 根据编织结构, MECFs可分为一维纤维器件、二维纺织器件和三维纺织器件. 在可穿戴电子设备领域, 能源供应问题一直是限制其发展的瓶颈. MECFs直接将机械能转换为电能, 为解决这一问题提供了创新的解决方案.MECFs还可以以自供能的形式进行传感, 极大地扩展了可穿戴设备的使用场景和应用潜力. MECFs研究正处于快速发展阶段, 未来的研究需要进一步优化材料性能, 提升能量转换效率, 与现有电子系统集成, 实现更智能、更灵活的可穿戴设备.

面向智能传感的多材料电子纤维器件的设计与应用

摘要:随着电子技术的飞速进步, 现代电子设备向小型化、柔性化发展, 极大地扩展了其应用场景和便利性. 热拉纤维技术能够将金属、绝缘体和半导体等电子材料集成在单根纤维中, 已成为制造先进功能性纤维电子器件的成熟策略, 开启了纤维传感的全新世界. 本文聚焦面向智能传感的多材料多级结构电子纤维器件的设计与应用, 重点分析了热拉纤维在力学传感、声学传感、生物电信号传感和光传感领域的发展历程与应用优势, 并展望了热拉传感纤维性能提升与应用拓展的发展方向, 包含材料多样化、微纳结构辅助化、功能集成化以及成纤调控手段精细化.

角分辨光电子能谱在热电材料研究中的应用

摘要:热电材料因其能够实现热能与电能的直接转换, 在温差发电与制冷技术中具有重要应用. 热电材料的电输运性能由其能带结构决定, 角分辨光电子能谱(angle-resolved photoemission spectroscopy, ARPES)是最直观探测能带结构的技术. 本文综述了ARPES技术在热电材料研究中的应用, 探讨了ARPES如何揭示材料的能带结构, 从而优化其热电性能. 首先介绍了热电材料的基本参数和ARPES的基本原理, 随后详细介绍了ARPES技术在热电材料研究中的几个典型应用案例, 最后给出总结和展望, 期待能为两个领域的交叉提供一些参考思路.

低成本的p型SnS: 一种有前景的中低温热电材料

摘要:随着能源和环境问题的日益严重, 热电技术在废热回收和电子制冷领域展现出广阔的应用前景. SnS热电材料凭借丰富的地壳储量、低廉的价格以及轻量化等优点, 成为新一代环境友好型热电材料. 近年来, 宽带隙SnS基晶体热电材料的开发, 有望在更宽的温度范围内实现较高的热电能量转换效率. 本综述从SnS热电材料的基本物化性质出发, 分析了SnS的晶体、电子和声子结构, 总结了晶体及多晶材料的合成制备工艺. 在此基础上, 本文系统介绍了p型SnS基晶体和多晶热电材料的优化策略及研究进展. 最后, 针对p型SnS基热电材料当前面临的问题, 提出总结和展望, 以期推动其在温差发电及热电制冷领域的进一步发展和应用.

n型碲化铋基热电材料、器件及应用

摘要:碲化铋(Bi2Te3)基热电材料, 作为目前唯一商业化应用的热电材料体系, 在近室温区内表现出优异的热电性能, 在低品位温差发电和热电半导体制冷方面具有独特的优势, 广泛应用于深空探测电源、5G通信、激光制冷、消费电子、医疗器械等关键领域. 本文以n型Bi2Te3为主要研究对象, 详尽介绍了不同的优化策略——载流子调节、织构化调控、能带工程和声子工程对该体系热电性能和力学性能优化的研究进展. 同时, 针对不同维度(一维热电纤维、二维热电薄膜和三维热电器件)下Bi2Te3基热电器件在发电与制冷领域所取得的研究成果进行展示, 总结并讨论了n型Bi2Te3基热电材料现存的挑战以及未来可能的发展方向, 以期为n型Bi2Te3热电材料的探索提供参考.

碲化锡基热电材料的研究进展

摘要:热电材料能够实现热能与电能的直接相互转换, 展现出在极端环境条件下的出色性能, 是重要的新型能源材料之一. 传统的PbTe以其卓越的电子和声子输运特性在中温区热电转换领域占据着主导地位, 然而铅毒性涉及的环境问题正促使热电材料向无铅路线发展. 作为PbTe的潜在替代者, SnTe近年来引起了热电领域研究者的广泛关注. 众多新技术与策略被应用于改善SnTe材料电输运与热输运性能, 使SnTe热电性能实现了大幅提高. 尽管距离替代PbTe并实现工业化应用仍有较大差距, 但SnTe依然显示出作为卓越中温区热电材料的巨大潜力. 本文介绍了SnTe材料的内在非化学计量特点以及热电输运特性, 综述了在p型SnTe半导体中成功应用的载流子浓度优化、能带工程、能量过滤和声子工程等性能优化策略, 并总结了近年来对n型SnTe材料和全SnTe基热电器件的探索工作.最后, 对SnTe热电材料的研究进展进行了总结, 并对其今后的研究方向提出了展望.

晶界热电材料: 热电参数调控策略及研究进展

摘要:多晶热电材料中, 晶界作为各类缺陷形成以及调控的重要场所, 在热电输运中扮演着重要角色. 本文系统阐述了晶界处不同缺陷对电子和声子的影响及其作用机制, 并系统地总结了基于晶界调控实现热电参数提升及协同优化的有效策略. 首先, 通过分析晶界对载流子输运的积极作用, 分别阐释了晶界处动态掺杂调控载流子浓度, 晶界相结构(导电通道、高介电常数相、晶界角度、能带对齐)优化载流子迁移率, 以及界面能量过滤效应增强Seebeck系数的有效机制. 然后, 通过分析晶界对声子输运的阻碍作用, 分别归纳了晶界处本征相(晶粒细化)和非本征相(纳米第二相)结构对声子散射的增强机制. 此外, 通过分析晶界处载流子和声子的解耦机制, 提出实现热电输运性能协同优化的有效方法(如优化晶粒尺寸、引入共格或半共格第二相等). 最后, 指出通过深入理解晶界微观机制、高效设计晶界结构、解耦调控电声输运, 建立微观结构-晶界调控-热电性能之间的构效关系, 为未来高效晶界热电材料的研发提供理论和实验基础.