自旋光电效应与有机自旋半导体材料开发

摘要:有机半导体不仅具有优异的光电性能,还兼具轻薄、柔性、可设计、易加工和低成本等优势。近年来,通过引入“自旋”自由度,有机半导体的光电子效应和材料研究又在新的维度上得到了拓展,为新材料开发、新功能调控和新器件应用提供了新思路。本文对有机半导体自旋光电效应相关的研究进展进行了系统综述,深入探讨了自旋极化电子的注入、输运及弛豫机制,介绍了各类有机自旋电子器件及其运行机理,系统总结并探讨了各类有机自旋半导体材料,包括小分子、聚合物、激基复合物及有机/无机杂化材料,及其在自旋阀、自旋发光二极管、自旋光伏器件和自旋场效应晶体管等器件中的应用进展,最后对有机自旋电子学的未来发展方向进行了展望,期望能为该领域的后续深入研究提供有益参考。

新时期我国信息与电子领域工程科技发展研究

摘要:信息与电子领域作为国家高科技领域之一,已成为各国战略必争之要地。为更好推动我国信息与电子领域发展,本文通过文献分析及访谈调研等研究方法,梳理总结了我国信息与电子领域的发展优势及短板,分析研判了新形势下我国建设世界科技强国对信息与电子领域提出的关键要求,面向我国重大发展战略需求,研究提出了我国信息与电子领域发展战略构想,并从战略谋划、体系发展、双链融合、人才发展四个层面研究提出了推进我国信息与电子领域工程科技发展的对策建议,即实施系统性战略规划,强化信息与电子领域体系化布局发展;夯实基础、超前谋划,提升信息与电子领域底层支撑与前沿引领能力;聚焦网络强国、数字中国建设,加速推进产业链和创新链双链融合;重视信息与电子领域工程科技人才培养和基础研究人才队伍建设,以期助力我国信息与电子领域高质量发展。

2025年电催化合成科技热点回眸

摘要:在全球绿色低碳转型的背景下,电催化合成技术利用可再生电能驱动化学反应,为温和条件下直接合成化学品提供了极具前景的路径。该技术通过精准调控电极电位来实现高选择性合成,兼具原子经济性与低碳排放优势,正成为连接可再生能源与未来智能制造的关键枢纽。基于“双碳”目标,综述了电催化合成领域的重要进展,在无机分子转化方面,聚焦CO2 还原的界面微环境工程与电解槽设计、氮还原新型催化剂与机制探索,以及高效稳定电解水制氢催化剂的开发;在有机电合成方面,涵盖了通过电位调控实现芳基卤化物精准合成、氨基酸绿色电合成,以及塑料废弃物与生物质分子升级回收等机制创新与工艺强化。电催化合成技术的协同发展为实现“双碳”目标提供了坚实支撑,并为后续电催化合成的研究方向提供相应参考。

CVD多晶金刚石膜的生长技术与热导率优化研究进展

摘要:系统综述了化学气相沉积(CVD)技术在多晶金刚石膜生长与热导率优化领域的研究进展,聚焦大尺寸制备技术突破及热性能调控机制。通过对比热丝化学气相沉积(HFCVD)、微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)、直流热阴极化学气相沉积(DC-HC CVD)及直流电弧等离子体喷射化学气相沉积(DC arc jet CVD)等主流方法的工艺特点,揭示了各类技术在大尺寸金刚石膜制备中的优势与局限性。研究指出,大尺寸金刚石膜的制备需结合反应器设计创新、等离子体激发模式优化及多参数协同调控,以实现高效、均匀的规模化生产。在热导率优化方面,研究系统分析了晶粒尺寸、膜厚、晶面取向及残余应力等多因素的协同作用。通过优化晶粒尺寸与膜厚的匹配关系,显著降低了晶界密度对声子传输的散射效应,从而提升整体热输运效率。工艺参数中,碳源浓度、温度与功率的精准调控对晶粒形貌与结晶质量具有决定性影响,晶面取向的择优生长可进一步强化热导率优势。动态磁场辅助、基团比例调控等创新方法为晶面定向生长提供了新路径。残余应力问题则需通过衬底选择、界面预处理及结构设计等策略综合缓解,以降低晶格畸变对热性能的负面影响。为高性能金刚石热管理材料的开发及高功率电子器件的散热应用提供了理论框架与技术参考。

过渡金属纳米异质材料在超级电容器中的应用

摘要:超级电容器因其具有高功率密度、快速充放电性能、超长的循环寿命的优点被广泛应用。过渡金属磷化物(TMPs)和层状双金属氢氧化物(LDHs)作为电极材料,具有大比表面积和良好的电化学活性等优点,但TMPs的倍率性能和LDHs导电性较差。将TMPs和LDHs复合形成异质结构来实现二者的协同效应,从而能够提高电容器的功率密度和循环寿命。综述了TMPs、LDHs及其构建的异质结电极材料的制备方法,与其在超级电容器方面的应用,并展望了其今后的研究发展方向和未来的应用前景。

电子封装铜互连线多场耦合可靠性及损伤机制的研究进展

摘要: 伴随着集成电路集成度的增加,芯片尺寸不断减小,铜互连线的尺寸也逐渐达到纳米级别,铜互连线在力、热、电多场耦合条件下的电迁移行为是影响小尺寸下其可靠性的重要因素。首先介绍了小尺寸铜互连面临的主要问题,如,电子散射及扩散阻挡层导致的电阻率的增加以及电迁移现象的加剧。其次,探讨了微观结构、宏观尺寸以及制作工艺等方面对铜互连线电迁移行为的影响,这些影响因素显著改变了铜互连线的电迁移行为及寿命; 介绍了对铜互连线进行电迁移行为及寿命预测的有限元法、相场法、熵损伤模型等模拟方法。最后,根据目前已知的影响电迁移的因素进一步指出了有望改善铜互连线的电迁移的发展策略以及研究方向,为高性能铜互连材料设计提供重要参考。

基于二维有机薄膜材料的忆阻器研究进展

摘要:忆阻器作为一种新型的电子元件,因具有存储与计算结合的潜力而受到广泛关注。二维有机薄膜(2D OTFs)材料具有原子级精确的层状结构、可调的电子特性和卓越的机械柔韧性,通过调控微观结构和表面化学特性,能够实现高效的电导率调控。近年来,基于2D OTFs的忆阻器因其超薄几何特性、优异的柔性和可调的电学性能,成为研究的热点。本文综述了2D OTFs在忆阻器中的应用研究进展,包括材料的可控制备方法、电阻切换机理及其在实际应用中的前景与挑战,并对未来的研究方向进行了展望。

铜基板面积、焊锡和导电铜箔厚度对高功率密度LED极限光电性能的影响

摘要:高功率密度LED器件能实现传统光源和普通 LED 器件无法实现的诸多功能,将半导体照明技术链推向了一个崭新的高度。在实际应用中,单颗 LED 器件需要在数百瓦及近100 A电流下工作,铜基板面积、焊锡和导电铜箔厚度均会对该类型 LED 器件的极限光电性能这一关键指标产生显著影响。本文将单颗极限电功率为300W和200 W的两种规格的LED蓝光和白光器件,分5μm、100μm 和200μm 三个焊锡厚度,分别贴片焊接在直径为 20 mm、25 mm和32 mm 三种不同面积的热电分离铜凸台基板上,测试了当散热器温度分别为25℃、50℃、75 ℃和100℃时蓝光LED 器件光功率、白光LED光通量及其灯板导线焊点间的电压随电流的变化。同时,还研究了铜基板的导电铜箔厚度分别为70μm 和140 μm 时,极限电功率为 150 W 的蓝光LED 器件的 I-L 特性和 I-V 特性,并对其极限发光进行了研究。研究结果表明,焊锡厚度、铜基板面积和导电铜箔厚度均会对 LED的极限发光强度和工作电压产生明显影响;减小焊锡厚度和增加铜基板面积能显著提高高功率 LED器件的极限光强,P110和 T90两种规格蓝光 LED 器件极限光功率的提升幅度高达16% 和19%,白光器件极限光通量的提升幅度均高达15%左右;当铜箔厚度由70μm增加到140μm、散热器温度为25℃时,P70蓝光 LED的极限光功率提升幅度为 9.2%,50 ℃和75℃时极限光功率提升幅度为12.9%,100℃时极限光功率提升幅度为16.4%。

电子封装低温焊料研究进展

摘要:多温度梯度的互连焊料组合是实现芯片高密度集成的关键,低温焊料合金是实现低温工艺的前提和电子产品高可靠性的保障。本文综述了Sn-58Bi 低温焊料、In 基(In-Sn、In-Pb、In-Ag、In-Bi)低温焊料以及其他低温焊料(多元合金、高熵合金、Ga 基合金)的研究进展,指出含Bi 的Sn-Bi 焊料无法回避Bi 的偏析和脆断,最优选择是焊接过程中利用混合焊料中其他焊料成分或者外加颗粒与Bi 反应形成含Bi 化合物消耗掉Bi,不丧失Sn-Bi 焊料的焊接性的同时与现有的回流工艺相匹配;In 基二元或多元低温焊料以及SnBiInX 高熵合金,焊接后脆性Bi 相和低熔点Bi-In、Sn-In 化合物形成不可避免,应摒弃Bi 的使用并控制Sn 的含量,如采用低熔点Ga 或In 与高熔点Cu 混合形成非冶金结合的混合或复合焊料,低温瞬态液相键合实现低熔点成分熔化温度附近的低温互连,低熔点相消耗殆尽和高熔点化合物的形成是保证焊点高强度和高温服役的前提。

β相氧化镓p型导电研究进展

摘要:β相氧化镓(β-Ga2 O3 )具有超宽带隙、高击穿电场和容易制备等优势,是功率器件的理想半导体材料。但由于β-Ga2 O3价带顶能级位置低、能带色散关系平坦,其p型掺杂目前仍具有挑战性,限制了p-n结及双极性晶体管的开发。利用尺寸效应、缺陷调控、非平衡动力学及固溶提升价带顶能级等方案是目前实现β-Ga2 O3 p型掺杂的主要策略。对于β-Ga2 O3 p-n同质结和异质结,提高晶体质量、减少界面缺陷态是优化器件性能的关键问题。本文针对β-Ga2 O3的p 型导电问题,系统阐述了β-Ga2 O3 电子结构,实验表征及理论计算掺杂能级方法,p型掺杂困难原因,以及改进p型掺杂的突破性研究进展。最后简单介绍了β-Ga2 O3 p-n同质结和异质结器件的相关工作。利用复合缺陷调控、非平衡动力学、固溶等方案,以及不同方案的协同实现体相β-Ga2 O3 的p型掺杂仍需要深入探索,p-n同质及异质结的器件性能需要进一步优化。