基于有机半导体的感-存-算自旋器件研究

摘要:利用电子自旋属性进行信息存储、传输与处理, 是未来构建智能感知系统的全新途径. 在自旋电子学领域, 有机半导体材料凭借其极弱的自旋弛豫效应和超长的自旋寿命, 成为实现室温自旋信息应用的理想材料. 有机半导体独特的光电磁特性赋予自旋器件对外界刺激的高度敏感响应能力, 开发了系列功能性有机自旋器件, 为构建智能化的自旋感知系统提供了重要的研究基础. 本文综述了有机半导体材料在自旋输运、自旋界面以及光电磁特性方面的研究进展; 重点探讨了基于此类材料的自旋传感器件、存储器件及有望实现自旋运算的光控自旋态器件的最新成果, 并分析了当前研究中面临的挑战, 展望了面向智能信息系统的功能性有机自旋器件的未来发展方向.

磷酸银光催化剂:合成、改性及多功能应用综述

摘要:在光催化领域,磷酸银(Ag3PO4)作为一种备受瞩目的可见光驱动半导体光催化材料,因其适合的带隙特性与优异的量子效率使其能够在可见光照射下高效降解有机污染物、水分解产氢、展现出强效抗菌作用。当前,进一步提升其光吸收能力、优化载流子分离效率与改善光腐蚀问题是Ag3PO4基光催化剂的核心研究方向。依据Ag3PO4光催化剂的物理化学特性,详细分析了其光催化原理,揭示了光生载流子的动力学过程与复合抑制原理。通过对比沉淀法、胶体法、水热法、固相研磨法、化学氧化法等不同制备工艺,分析了其对形貌与性能的影响。针对现有材料存在的载流子迁移率低、光腐蚀等瓶颈问题提出了多维度改性策略,如形貌调控、离子掺杂、缺陷引入、构筑半导体异质结等,同时分析了各改性策略对Ag3PO4基光催化剂性能的影响机理。对Ag3PO4基光催化剂的应用领域进行总结,对其在环境治理、能源转换与杀菌消毒等领域的应用前景进行了展望。为该材料后续的深入研究与广泛应用提供关键参考与指引。

芯片化学机械抛光中磨料技术研究进展

摘要:芯片作为数字经济的基石,朝着集成化、低功耗化、智能化、功能化方向发展。化学机械抛光(Chemical mechanicalpolishing, CMP)是实现芯片表面超光滑、无缺陷的全局和局部平坦化制造的关键使能技术。抛光液中的磨料是化学和机械作用协同实施的“桥梁”,是CMP 实现多种材料高效率、原子级光滑制造的关键,成为抛光液研究的重要一环。人们致力于开发用于芯片制造的高性能磨料,并取得了长足的进步。首先介绍了磨料在CMP 材料去除中的作用机理和对抛光性能的影响,总结了典型磨料如SiO2、Al2O3、CeO2 和金刚石在芯片CMP 中的相关研究进展,重点介绍了不同种类磨料在CMP 中的应用和改性策略。此外,还讨论了新型磨料与能场辅助抛光技术的结合和纳米尺度下磨料的CMP 行为的研究新热点。同时对磨料在芯片CMP 中的应用进行了前瞻性展望,旨在为后续研究提供有力的理论支撑与指导方向。

面向神经电子接口器件的有机材料进展与展望

摘要:神经电子接口器件能够在生物体神经系统界面与数字世界之间创建直接连接, 实现信号的采集、操控与反馈,是实现神经系统与外界双向交互的桥梁. 有机分子具有多重弱相互作用, 是与生命体的分子结构和力学性质最相似的光电功能材料, 是用来构筑神经接口材料与器件的理想载体. 本文总结了面向神经电子接口器件的有机材料研究进展,汇总了有机材料在分子设计和聚集态结构调控方面的研究策略, 并展望了神经接口器件的有机材料发展方向.

金刚石半导体及功率肖特基二极管研究进展和挑战

摘要:金刚石作为一种超宽禁带半导体,是下一代功率电子器件和光电子器件最有潜力的材料之一。其产业化仍需解决几个关键技术问题:大尺寸单晶外延生长、高质量晶圆制备技术、高效可控的掺杂技术及先进终端结构。首先,介绍了拼接生长以及异质外延获得大尺寸单晶衬底的研究进展。进而,综述了大尺寸单晶金刚石位错、缺陷调控技术及其加工技术的研究进展。最后,从功率器件设计及制备角度总结了金刚石掺杂及终端结构设计面临的挑战并提出了潜在的解决方案。

混合颗粒吸热器的综合光学性能研究与优化

摘要:为降低高温吸热器太阳光反射和红外辐射散热损失,提高吸热温度和效率,设计并加工了一种石英玻璃切角拉西环颗粒。结合石英玻璃球和氮化硅球,通过分层堆叠,组建了R5B0、R4B1、R3B2、R2B3、R1B4、R0B5六种混合颗粒吸热器。采用颗粒尺度光线跟踪模型,结合实验测量验证,对混合颗粒吸热器的综合光学性能及其影响因素进行研究。结果表明,石英玻璃切角拉西环颗粒能显著降低聚集太阳光反射损失,而石英玻璃球能有效抑制红外辐射损失。R5B0的聚集太阳光反射损失较R0B5低10% 左右,而R0B5的红外发射率较R5B0低3.7%~9.7%(工作温度范围为800~2500 K)。在不同工作温度下,最高热效率对应的吸热器类型不同。在低温工作段,R5B0热效率最高,而在高温工作段(>2175 K),R0B5热效率最高。由于石英玻璃对太阳辐射吸收低,石英玻璃颗粒吸收的太阳能份额仅占3.0%~6.5%,对降低石英玻璃颗粒的工作温度、维持光学性能具有重要的现实意义。

聚合物半导体的可控光图案化

摘要:聚合物半导体因其具有轻薄柔软和可溶液加工等特性, 在柔性显示和可穿戴器件等领域具有重要的应用前景, 但高精度图案化加工技术仍是制约其发展的关键瓶颈之一. 本文总结了近年来聚合物半导体光图案化的三种策略. (1) 光裂解法: 通过在聚合物侧链引入光照可除去基团, 利用光照诱导溶解性变化, 进而实现图案化;(2) 光交联法: 通过光致化学交联反应形成不溶网络, 结合掩模获得高分辨率图案; (3) 物理共混光聚合体系法: 借助光引发聚合反应, 使半导体材料与光固化组分形成互穿网络结构从而实现图案化. 本文深入分析了不同图案化方法的化学机制、图案化特性及其对半导体电学性能的影响, 探讨了这些图案化方法在推动聚合物半导体于有机电子器件中的应用及其未来发展方向.

碲锌镉晶体的铟碲共掺杂退火研究

摘要:针对生长态碲锌镉晶体缺陷密度大和电学性能无法满足室温核辐射探测器的制备要求等问题,研究了铟碲共掺杂退火对碲锌镉晶体碲夹杂和电学性能的影响。利用分子动力学方法模拟了不同温度下铟原子在碲锌镉晶体中的扩散过程,获得了铟原子的扩散系数表达式,计算了铟原子扩散至碲锌镉晶体所需理论时长,在此基础上开展了铟碲共掺杂退火实验,进一步优化了退火工艺。实验结果表明,铟碲共掺杂退火70 h的碲锌镉晶体碲夹杂密度下降至27.61mm-2,体电阻率接近1011Ω·cm、漏电流低于4 nA(400V),电学性能达到核辐射探测器应用要求。

高端芯片用半导体基片原子级磨削技术的研究现状与发展趋势

摘要:随着集成电路、功率器件等高端半导体器件向微型化与高性能化发展,单晶硅、碳化硅、氮化铝、氧化镓、氮化镓等半导体材料的超精密加工面临原子级精度需求。作为半导体基片平整化与减薄加工的核心工艺,原子级磨削技术直接决定了器件的使役性能,成为制约芯片制造精度的关键技术瓶颈。为了实现半导体基片的原子级磨削加工,需要对半导体基片超精密磨削理论和工艺全面深入的理解。围绕半导体基片原子级磨削加工的表面材料去除机理和加工工艺两个方面,对国内外研究现状进行了系统的论述与总结,分析了目前半导体基片原子级磨削技术面临的难题及未来的发展趋势,以期为后续相关技术的深入研究提供理论支撑。

电子浆料用微细金属粉体材料研究进展

摘要:电子浆料是电子信息行业的基础材料,广泛应用于航空、航天、电子信息、通信设备、汽车工业等诸多领域。随着电子信息快速化、高集成化的发展趋势,作为导电相的金属粉体材料要求具备高纯、形貌可控、无团聚、粒径可控且分布窄、氧含量低等特点。本文总结了电子浆料的主要用途,并对微细金属粉体材料的制备方法进行分析,提出了球形、片状微细金属粉体材料制备技术及应用的发展方向。