硅基锗光电探测器的发展现状与未来趋势

摘要:5G通信、人工智能、物联网等领域的快速发展对现有的通信系统提出了苛刻的要求。目前,具有低延时、低功耗、大容量等特点的光互连作为新通信方案受到广泛关注,其中基于硅基光电子技术的光互连是最佳的技术选择之一。作为核心器件的硅基锗光电探测器对于硅基光互连的发展至关重要。文章对硅基锗光电探测器技术发展进行阐述分析,系统总结高性能硅基锗光电探测器的新型结构、关键工艺和发展过程中的技术创新,展望其发展趋势和热点技术与研究方向,以期为中国光通信系统建设和发展提供支持。

植物智能电子器件: 从生长监测到功能调控

摘要:植物作为人类赖以生存的主要食物来源、生态环境的调解者以及多种原材料的提供者, 其生长过程的实时监测与生理功能的精准调控, 正成为推动植物科学研究与智慧植物系统管理的重要方向. 近年来, 随着材料科学与器件技术的不断革新, 尤其是在可穿戴与可植入信号监测、电控调节等领域的突破, 围绕“智能植物电子学”的新兴研究逐渐兴起, 正逐步取代传统的植物信号采集方法, 拓展植物研究的边界. 本综述旨在系统阐述智能植物生物电子器件的核心概念, 梳理其所涉及材料与器件的设计理念、发展历程、代表性进展及关键技术策略.首先, 我们介绍植物电子器件的基本原理及其主要功能类别. 随后, 从环境信号感知、生理状态监测到生长行为调控等多个维度, 系统总结了植物生物电子材料与器件的最新研究成果, 并归纳出三类主要研究策略. 最后, 结合有机电子与碳基材料的发展趋势, 探讨了该领域面临的机遇与挑战, 旨在为未来智慧植物学的构建与发展提供新思路与理论支持.

量子计算机的现状与发展

摘要:量子计算是一场信息和计算领域的深刻变革,有望重塑未来的计算范式。文章追溯了量子计算从理论奠基与思想萌芽、算法突破、实验探索与硬件起步到当前“含噪声的中等规模量子”时代的4 个发展阶段,系统阐述了量子比特、量子叠加和量子纠缠等核心物理原理。详细梳理并比较了超导、离子阱、光量子及中性原子的主要硬件研发技术路线,分析了其在规模、质量和连接性上的不同权衡。在此基础上,深入探讨了量子计算面临的三大核心挑战:对抗环境噪声与退相干、实现高开销的量子纠错及解决系统扩展的工程瓶颈。进一步聚焦产业化进程,剖析了量子计算云平台的发展模式,并重点论述了从松耦合到“量超融合”的量子-经典混合计算架构,认为这是通往实用性量子优势的关键路径。立足全球趋势与我国国情,提出了以容错为长远目标、软硬件生态协同发展、加速量超融合落地等发展建议,以期为我国在该领域的战略规划提供参考。

DNA水凝胶的构建及柔性电子应用

摘要:水凝胶材料能有效提升柔性电子器件与人体组织的相容性,在智能穿戴、健康监测和人机接口等研究领域展现了巨大的应用潜力. 然而,传统的水凝胶材料难以在器件界面进行原位无损的结构调控,同时也缺乏对多类型生化刺激的识别响应能力,这制约了水凝胶柔性电子器件的高性能构筑和多功能应用. DNA水凝胶制备工艺温和,结构精确可控且具有丰富的生化识别响应性,是柔性电子器件功能化的理想材料之一. 本文着重介绍了DNA水凝胶的材料特性及其柔性电子器件应用的研究进展. 首先介绍了纯DNA水凝胶和杂化DNA水凝胶的制备方法,以及面向多类型功能界面的构筑策略. 通过对DNA水凝胶力学特性、识别响应性和生物相容性的深入分析,展示了其在器件功能调控和生物医学应用方面的重要价值. 其次,详细探讨了DNA水凝胶功能化的柔性电子器件在传感、储能和显示等方面的研究进展,展现了其在人体健康监测和智能穿戴领域的应用前景. 最后,对DNA水凝胶在柔性生物电子领域的未来发展进行了展望.

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。

激光合成技术制备电化学功能材料的应用研究进展

摘要:激光技术是近年来一种应用广泛的合成技术,具有一定的可控性、低接触性和低污染性,其操作简单高效,能够减少材料浪费和能源消耗,降低对环境的影响。利用激光合成技术制备出的具有多孔结构的电化学功能材料在储能领域,如光电催化、电池、超级电容器等方面,有着良好的应用前景。激光合成技术的应用,能够实现资源的高效利用和环境的可持续发展。本文综述了激光合成技术的原理及其在储能及生物传感方面的应用,对激光的机遇与挑战进行了讨论。随着激光合成材料研究的持续深入,其在能量存储领域的应用技术正迎来加速发展。

高精度激光共焦半导体晶圆厚度测量

摘要:针对半导体晶圆厚度的高精度非接触测量问题与需求,提出了基于激光共焦的高精度晶圆厚度测量方法。该方法利用高分辨音圈纳米位移台驱动激光共焦光探针轴向运动扫描,利用激光共焦轴向响应曲线的峰值点对应物镜聚焦焦点的特性,分别对被测晶圆上下表面进行高精度瞄准定位;通过光线追迹算法精确计算出晶圆表面每个采样点的物理坐标,实现了晶圆厚度的高精度非接触测量。基于该方法构建了激光共焦半导体晶圆厚度测量传感器,实验和分析表明,该传感器的轴向分辨力优于5 nm,轴向扫描范围可达5. 7 mm,6 种晶圆厚度测量重复性均优于100 nm,单次测量时长小于400 ms。将共焦定焦技术有效地应用于半导体测量领域,为晶圆厚度的高精度、无损在线测量提供了一种新技术。

从制备到应用:InP量子点的发展与应用前景

摘要:量子点材料具有与尺寸相关的优异光学性能,如发光波长可谐调、发射半峰宽窄、激发范围宽等,应用领域广泛。然而目前主流的量子点普遍含有镉、铅等元素,不利于商业化产品发展。磷化铟(InP)量子点无重金属毒性,光谱范围可覆盖整个可见光区,具有与镉基量子点相媲美的发光和光电性能,逐渐得到关注。本文综述了近年来InP量子点的合成方法和应用方面的研究进展,首先探讨了热注入、加热、晶核生长、阳离子交换等InP量子点合成方法的优势与缺陷,然后重点介绍了目前InP量子点在照明显示、光伏、光催化和光学标记成像等领域取得的应用成果。最后,从材料合成和器件应用2个角度提出了InP量子点发展面临的挑战及可能的解决方案,以期推动InP量子点的研究和应用,为光电领域的发展提供新的思路。

高压共轨柴油机国产芯片控制系统研究

摘要:针对现有高压共轨柴油机电控单元高度依赖进口芯片、自主不足的问题,提出了基于全国产芯片的高压共轨柴油机电控单元方案。所设计的国产控制单元选用兆易创新的GD32F450芯片为控制核心,承担发动机数据采样、处理、存储与控制任务。首先,采用Boost升压电路提供喷油器峰值电流,利用分立器件设计双边驱动与电流反馈电路,在不依赖进口专用芯片的条件下,对喷油器驱动电流进行闭环控制;然后,基于FreeRTOS操作系统,开发高压共轨柴油机底层驱动软件,实现对不同任务调度周期的精准控制;最后,对所设计的电控单元进行了实验验证。结果表明,所设计的国产高压共轨柴油机电控单元功能齐全、工作稳定,双边驱动电路典型峰值电流为22A,维持电流为10A,最小喷射间隔时间为200μs,多次喷射性能与Bosch系统相当。发动机不同转速条件下任务调度周期精准、实时性好,研究证实了高压共轨柴油机电控单元全国产化方案的可行性,对推动发动机电控技术自主可控提供了有益参考。

电阻式柔性触觉传感器的研究进展

摘要:电阻式柔性触觉传感器具有柔韧灵敏、简单可靠、检测范围广、易于集成化等特点,在触觉感知、人机交互、医疗健康等传感应用领域占据着极其重要的地位,具有广阔的应用前景。随着电阻式柔性触觉传感器的发展,其制备技术和结构设计愈加精密成熟,3D打印技术的应用以及各类微结构的设计使传感器柔韧性和灵敏性得到了极大的提高。然而,目前高性能电阻式柔性触觉传感器的制作工艺仍旧十分复杂,严重限制了其批量生产的能力。再加上电阻式柔性触觉传感器不能实现剪裁拼接、高效低耗等功能,因而无法满足人们对其大面积覆盖和高密度触觉感知的期望。此外,就性能而言,电阻式柔性触觉传感器也难以实现高柔与高敏的兼顾效果,在传感上仍有局限性。为了解决这些难点,众多国际学者在柔性衬底材料、导电敏感材料的选择,以及敏感单元、阵列结构的设计上进行了大量的研究,搭建电子皮肤触觉感知系统。如今,电阻式柔性触觉传感器已经朝着微型化、集成化、自愈合、自清洁、生物适应、生物降解、神经接口控制等方向发展,并在多功能传感上取得了卓越成果。本文首先介绍了电阻式柔性触觉传感器的检测原理和性能指标,然后从材料选择、结构设计和性能优化方面概述了电阻式柔性触觉传感器的研究现状和关键技术,讨论了其在触觉感知、人机交互、医疗健康等领域的相关应用,最后指出了目前电阻式柔性触觉传感器研究所存在的技术难题,并对其未来发展进行了展望。