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。

碳材料复合金属氧化物在柔性超级电容器的研究进展

摘要:柔性超级电容器因电容量大、可快速充放电、长寿命等优点,在轻便、多功能可穿戴柔性电子产品中具有重要地位。其中,基于碳材料的超级电容器,在导电性、循环稳定性以及机械柔韧性等方面表现优异。然而,由于有限的比表面积,碳材料的双电层比电容提升空间非常有限。金属氧化物,因具有高的理论赝电容,是超级电容器另一类重要的电极材料;但是金属氧化物也面临着导电性差、循环不稳定等缺点。将金属氧化物与碳材料复合,通过充分利用二者各自的优势,来协同提高超级电容器的综合性能是近年来超级电容器研究的一个重要方向。本文综述了碳量子点、一维碳纳米管、石墨烯、三维生物碳等多种形式的碳材料与金属氧化物的复合,以及复合电极材料在柔性超级电容器上应用的最新进展。着重从材料的制备、复合方式到柔性超级电容器储能性能等角度来介绍不同形式的碳材料在复合金属氧化物上各自的特点和优势。最后,对碳基复合材料柔性超级电容器的发展前景进行展望。

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。

光电功能晶体材料研究进展

摘要: 光电功能晶体, 包括激光晶体、非线性光学晶体、电光晶体、介电体超晶格、闪烁晶体和PMN-PT 驰豫电单晶等,在高技术发展中具有不可替代的重要作用。近年来, 我国在这些重要晶体材料的生长、基础研究和应用方面都获得了很大成绩。综述了光电功能晶体材料研究和应用的部分进展。在此基础上, 提出进一步发展晶体理论, 扩大理论的应用范围, 注重晶体生长基本理论研究, 发展新的晶体生长方法和技术, 加强晶体生长设备研制, 加强晶体从原料到加工、后处理、检测及镀膜等全过程的结合等建议, 以全面提高我国光电功能晶体研究发展及其产业化水平。

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。

薄膜铌酸锂光电器件与超大规模光子集成

摘要:近年来,薄膜铌酸锂光子集成技术发展极为迅速,其背后有着深刻的物理、材料、技术原因。单晶薄膜铌酸锂为解决光子集成芯片领域长期存在的低传输损耗、高密度集成以及低调制功耗需求提供了至今为止综合性能最优的解决方案。面向未来的新一代高速光电器件与超大规模光子集成芯片应用,本文回顾了薄膜铌酸锂光子技术的起源及其近期的快速发展,讨论了若干薄膜铌酸锂光子结构的加工技术,并展示了一系列当前性能最优的薄膜铌酸锂光子集成器件与系统,包括超低损耗可调光波导延时线、超高速光调制器、高效率量子光源,以及高功率片上放大器与片上激光器。这些器件以其体积小、质量轻、功耗低、性能好的综合优势,将对整个光电子产业产生难以估量的影响。

石墨烯基材料在电磁屏蔽领域的研究进展

摘要:通信技术在为人类的生活带来便利的同时,其产生的电磁辐射对社会安全、人体健康产生的危害也受到了社会各界的广泛关注,宽屏蔽范围、高吸收效率和高稳定性的电磁屏蔽材料逐渐成为研究热点。石墨烯是一种导电性高、比表面积大且可调控性高的轻质材料,可有效实现电磁衰减,保护精密电子设备和人体健康,在电磁屏蔽领域具有广阔的应用前景。本综述从电磁屏蔽的基本原理与石墨烯基材料的结构特性角度,阐述了石墨烯及其衍生物的电磁屏蔽特点,总结了结构调控以及表面异质化、复合化策略在电磁屏蔽领域的应用。结构调控有利于提高石墨烯基材料对电磁波的吸收损耗和多重反射损耗;表面异质化和复合化策略有利于提高石墨烯基材料的界面极化和磁特性,从而加强对电磁波的吸收损耗和磁损耗。总结了石墨烯基电磁屏蔽材料的改性方法,旨在为开发新一代绿色、轻薄、高屏蔽带宽的电磁屏蔽材料提供启发,指明石墨烯基电磁屏蔽材料的未来发展方向。

电子封装铜键合丝的研究进展

摘要:无论是先进封装还是功率封装,高电流密度和更高服役温度将是电子封装的主要趋势。本文综述了当前主流的纯铜、铜合金及镀钯铜键合丝的研究进展,提出利用金、银固有的键合优势开发金包铜、银包铜新型双金属或多金属键合丝材料;通过键合丝进给系统辅热,可以在软化键合丝的同时降低键合的下压力;开发飞秒激光−热声键合新装备,以实现键合丝快速、微区加热,从而降低铜键合丝氧化和硬度。键合丝是集成电路等半导体封装的关键性材料,低成本、高导热的铜键合丝具有明显的优势,势必继续抢占键合丝的市场份额,需加强对大电流、高温及多物理场等极端条件下铜键合丝电迁移、热迁移的可靠性研究,多方协同推动国产化铜键合丝的研究与应用。

压电光子学效应及其应用

摘要:近年来, 压电光子学作为一个新兴的研究领域吸引了学者们的广泛关注. 压电光子学效应是压电半导体的压电极化和光激发的耦合, 是利用应变诱导的压电极化调控材料能带结构进而控制电子-空穴的复合发光过程.压电光子学效应为新光源、智能触觉传感和机械光子学等重要技术提供了研究基础, 尤其结合第三代、第四代半导体材料同时具有压电效应和半导体特性的优势, 有望实现高性能的力-致发光器件. 本文简要介绍了压电光子学效应的基本原理、材料体系以及压电光子学器件的研究进展, 并对这一学科的未来发展进行了展望.