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深度学习赋能微纳光子学材料设计研究进展

深度学习赋能微纳光子学材料设计研究进展

摘要：光子学结构设计是微纳光学器件和系统研究的核心。许多人工设计的光子学结构，比如超材料、光子晶体、等离激元纳米结构等，已经在高速可视通信、高灵敏度传感和高效能源收集及转换中得到了广泛的应用。然而，该领域中通用的设计方法是基于简化的物理解析模型及基于规则的数值模拟方法，属于反复试错的方法，效率低且很可能会错过最佳的设计参数。因此，快速得到设计参数和光谱响应信息之间的潜在关联性，是实现光子学器件高效设计的关键。在过去的几年里，深度学习在语言识别、机器视觉、自然语言处理等领域发展迅速。深度学习的独特优势在于其数据驱动的方法，可以让模型从海量数据中自动发现有用的信息，这为解决上述光子学结构设计问题提供了一种全新的方法。本篇综述从不同的微纳光子学结构设计的应用场景出发，介绍了不同的深度学习模型在光子学设计领域中的适用范围和选择依据，并对该领域未来的机遇与挑战进行了总结与展望。
光电 2024年01月22日
大尺寸金刚石晶圆复制技术研究进展

大尺寸金刚石晶圆复制技术研究进展

摘要：半导体技术的发展离不开大尺寸晶圆的高效制备。在半导体领域，晶圆复制可以通过同质外延生长后进行切割或者基于异质衬底进行异质外延来实现，从而批量生产。金刚石作为新型超宽禁带半导体材料，在电真空器件、高频高功率固态电子器件方面具有良好的应用前景。而由于金刚石材料具有极高硬度，晶圆复制也面临诸多问题。传统的激光切割方法虽然可以实现对超硬特性金刚石进行加工，但其较高的加工损耗已经无法满足大尺寸晶圆的制备需求，呕需开发损耗小、效率高的金刚石晶圆复制技术。文章介绍了目前常见的半导体晶圆复制技术，总结了金刚石复制技术的研究进展及现阶段发展水平，并对未来大尺寸金刚石晶圆复制技术的发展方向进行了分析与展望。
光电 2025年02月12日
聚多巴胺(PDA)制备的电极材料在超级电容器中的应用进展

聚多巴胺(PDA)制备的电极材料在超级电容器中的应用进展

摘要: 现今,能源短缺的严峻形势将会逐渐影响人们的生产生活,所以开发新的储能元件成为科学家的研究重点。其中,超级电容器作为一种优异的储能器件,备受关注,但受限于其能量密度和功率密度不高而不能满足大规模的实际应用需求。因此,开发新的电极材料,成为解决此问题的方法之一。聚多巴胺(PDA)作为一种新材料,具有很多优点,如,高碳化率、高粘附性、多种官能团(邻苯二酚、胺和亚胺,大π电子结构)等。将PDA 作为电极材料,是最近才出现的热门课题,PDA 利用自身的高含碳量可以作碳电极;此外,自身含有胺基官能团可进行杂原子掺杂;最重要的是可以作为粘结剂,不仅能牢牢吸附外加材料,而且能够修饰复合材料内部结构,参与赝电容反应,增加复合材料比电容。在本文中我们将根据PDA 与不同物质复合在一起的分类方式,分别介绍PDA 在超级电容器中参与一元、二元、三元复合电极材料的应用。
光电 2025年05月10日
柔性超级电容器电极材料制备方法研究进展

柔性超级电容器电极材料制备方法研究进展

摘要：随着柔性超级电容器在可穿戴、小型化、便携式、柔性消费电子产品中的潜在应用，新材料、新加工技术和新设计得到了推广。电极材料是柔性超级电容器中重要的组成部分，其优异的性能决定了整个器件的应用。通过介绍柔性超级电容器电极材料的制备方法，总结了柔性超级电容器现阶段发展所面临的挑战，期望为制备高性能的柔性超级电容器提供参考。
光电 2024年01月22日
半导体纳米晶体的冷等离子体合成: 原理、进展和展望

半导体纳米晶体的冷等离子体合成: 原理、进展和展望

摘要：冷等离子体已发展成为纳米材料合成领域的重要技术途径. 无需化学溶剂和配体, 冷等离子体为高品质半导体纳米晶体的生长提供了独特的非热力学平衡环境: 等离子体中的高能电子与纳米颗粒碰撞使得纳米颗粒带电, 可降低或消除纳米颗粒之间的团聚; 高能表面化学反应能够选择性地将纳米颗粒加热到远超环境气体温度的温度; 气相中生长物和固相纳米颗粒表面结合物之间化学势的巨大差异, 有利于实现纳米晶体的超高浓度掺杂. 本文综述了冷等离子体合成半导体纳米晶体的研究现状, 详细讨论了冷等离子体中纳米颗粒形核、生长和晶化的基本原理, 总结了冷等离子体在单元素、化合物和复杂核壳结构纳米晶体方面的研究进展, 特别强调了冷等离子体在纳米颗粒尺寸、形貌、结晶状态、表面化学和组分等性能调变上的技术优势, 概述了超掺杂纳米晶体呈现的新颖物性, 展望了冷等离子体技术在纳米晶体合成领域的应用前景.
光电 2025年01月16日
新型WN纤维透明电极的制备及透光导电性能

新型WN纤维透明电极的制备及透光导电性能

摘要：纤维透明电极兼具高透光与高导电性，有望取代传统锡掺杂氧化铟（简称ITO）成为新一代透明电极材料。金属纤维虽具有高导电性，但在受热或酸碱腐蚀条件下其性能急剧下降，应用环境受限。针对上述问题，本文采用电纺丝结合氮化热处理工艺制备出新型WN 导电纤维，进一步通过近场直写方法实现纤维的有序排列与WN 纤维透明电极的图案化构筑，以获得高透光高导电且耐热耐腐蚀的新型高性能透明电极。研究结果表明，WN 纤维的导电性随氮化温度的升高而增大，900℃氮化制备的WN 纤维的电导率高达2189 S/cm。通过近场直写可以有效调控WN 纤维透明电极的网格结构，进而调控其透光性与导电性。当网格间距为200μm 时，对应透明电极的透光率高达94%以上，方阻低至6.0Ω/sq，性能优于目前报道的金属纤维透明电极。与金属纤维相比，WN 纤维透明电极还具有优异的耐热与耐腐蚀性，在160℃氧化16h，方阻仅增加8%，在pH 值为1~13 的酸碱溶液中腐蚀1min，方阻增幅≤3%。
光电 2025年03月28日
基于相变材料Ge2Sb2Te5 的光纤存储器

基于相变材料Ge2Sb2Te5 的光纤存储器

摘要： 光纤的典型功能是通信和传感，该文赋予光纤存储的功能，设计了一种全光纤存储器，以满足光纤通信系统智能化发展的需要。利用单模光纤（single-mode fiber, SMF）与多模光纤（multimode fiber, MMF）同轴焊接，并通过磁控溅射方法将Ge2Sb2Te5（GST）材料沉积在MMF 端面，端面出射的类贝塞尔光束可以切换GST 的相态。MMF 的长度影响端面光场，最终选择1.5 mm 长的MMF 以实现具有任意级别访问能力、高光学对比度、稳定重复性良好的非易失性存储器。该存储器可以实现11 级存储，并能够在11 个存储等级间进行任意且稳定的切换，光学对比度达到50%，重复循环至少34 次。
光电 2024年01月22日
中国先进半导体材料及辅助材料发展战略研究

中国先进半导体材料及辅助材料发展战略研究

摘要：目前，以SiC、GaN 为代表的第三代半导体材料快速发展，我国亟需抓住战略机遇期，实现先进半导体材料、辅助材料的自主可控，保障相关工业体系安全。本文在分析全球半导体材料及辅助材料研发与产业发展现状的基础上，寻找差距，结合我国现实情况，提出了构建半导体材料及辅助材料体系化发展、上下游协同发展和可持续发展的发展思路，制定了面向2025 年和2035 年的发展目标。为推动我国先进半导体材料及辅助材料产业发展，提出了建设集成电路关键材料及装备自主可控工程，SiC 和GaN 半导体材料、辅助材料、工艺及装备验证平台，先进半导体材料在第五代移动通信技术、能源互联网及新能源汽车领域的应用示范工程，并对如何开展三项工程进行了需求分析，设置了具体的工程目标和工程任务。最后，为推动半导体产业的创新发展，从坚持政策推动，企业和机构主导，整合国内优势资源；把握“超越摩尔”的历史机遇，布局下一代集成电路技术；构建创新链，进行创新生态建设等方面提出了对策建议。
光电 2024年04月28日
新时期我国信息与电子领域工程科技发展研究

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。
光电 2025年03月18日
碳材料复合金属氧化物在柔性超级电容器的研究进展

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。
光电 2024年01月08日