智能可穿戴柔性压力传感器的研究进展

摘要:柔性压力传感器可以附着在人体皮肤感知外界压力信号,且具有传感范围广、响应时间短、灵敏度和耐久性高等特点,因此被广泛应用于电子皮肤和人机交互等领域。柔性压力传感器通常由柔性基底、活性材料、导电电极组成。其中,一种或多种活性材料通过与柔性基底复合形成传感材料,其受外界刺激产生的变形会引起阻值等变化,进而实现传感功能。此外,通过引入微结构可增加传感材料的可压缩性以及对微小压力的敏感度,提升传感性能。本文围绕薄膜和织物两类基底,综述了在其中掺杂碳基、金属基与黑磷基等活性材料的柔性压力传感器的研究,重点论述了不同传感器的制备方法、机电性能与应用场景,总结了各类传感器的优缺点。在此基础上,对未来智能可穿戴柔性压力传感器如何实现宽范围压力检测、商业化以及制作流程无毒化与长时期生物相容性实验等方面的研究做出了展望。

全球关键电子材料应用进展与我国未来发展方向

摘要:电子材料是用于制造电子器件、集成电路、光电子设备、其他电子系统的关键功能材料,在半导体、显示技术、通信、能源存储与转换等领域具有广泛应用,也成为人工智能、物联网、先进传感、量子计算等前沿科技领域发展的关键支撑;关键电子材料技术的创新发展直接影响电子产业链的技术进步和市场竞争力,在国际科技竞争趋于激烈的背景下已经成为支撑国家战略性新兴产业发展的核心要素。本文全面梳理了全球关键电子材料应用进展情况,涉及集成电路、显示技术、光伏新能源、高端电容/电阻、通信技术等产业,涵盖半导体硅材料、电子特气、光刻胶、湿电子化学品、化学机械抛光材料、第三代半导体材料,液晶显示用材料、有机发光二极管材料、激光显示材料、微发光二极管材料、次毫米发光二极管材料,晶硅太阳能电池材料、钙钛矿太阳能电池材料、有机太阳能电池材料,介电陶瓷材料、聚合物薄膜材料、铝箔材料、导电聚合物材料、电极浆料,光导纤维材料、压电晶体材料等细分类型。研究认为,智能移动设备、智能穿戴、物联网等新兴技术快速发展,对电子材料的性能、可靠性、精度等提出了更高要求;我国高端电子材料与国际领先水平相比仍有差距,表现为高端材料技术自主性不足、国际影响力与标准制定权较弱等;未来需围绕电子信息行业高端化、绿色化、自主化、智能化的发展方向,攻关集成电路、新型显示、高端电容/电阻、未来通信行业的高端电子材料并逐步实现国产化替代,推动我国关键电子材料技术与产业高质量发展。

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。

多材料体系三维集成光波导器件

摘要:随着高速光通信、智能光计算和灵敏光探测等领域的快速发展,光子集成系统正成为重要发展趋势,其对于单元器件性能、系统集成度和可拓展性提出了更高的要求。多材料体系三维集成技术突破了传统单一材料体系的器件性能限制以及二维加工与集成技术的面积与集成度限制,有望实现高速率、高效率、高密度以及低功耗的新型光电集成系统。本文围绕三维堆叠技术和飞秒激光加工技术这两类主要的多材料体系三维集成光波导技术,首先介绍了基于层间耦合器的三维光学耦合技术与三维集成光波导器件,然后介绍了基于三维堆叠技术的光电融合集成器件(光发射机/接收机、波分复用收发器、光互连模块),进一步介绍了基于飞秒激光直写技术的三维集成光波导器件(偏振复用器、模式复用器、扇入/扇出器件、拓扑量子器件)。这些三维集成技术为提升系统性能、提高系统集成度以及降低系统功耗提供了有效的解决方案,从而在先进光通信和光信号处理等领域具有广泛的应用前景。

我国人工智能芯片发展探析

摘要:人工智能(AI)芯片是支撑智能技术发展的核心硬件,其技术进步对国家科技创新、产业发展、经济增长具有重要意义。本文从云端智能芯片、边端智能芯片、类脑智能芯片3个方面总结了AI 芯片的国际发展趋势,分析了我国AI芯片的应用需求,从芯片设计、制造、封装、测试等方面梳理了相关产业与技术的发展现状及趋势。当前,国产AI芯片的性能、技术、产业链存在短板,亟需开展自主创新与产业协同;国产AI芯片开发面临高成本、长周期的挑战,亟需平衡融资压力并积累发展经验;国内AI芯片领域人才短缺,亟需提高培育质量并控制流失率。为此,论证提出了我国AI芯片的发展路径,即突破技术瓶颈、加速产业化、拓展国际化、实施市场扶持,重点采取技术创新和重点项目建设、新型芯片架构和开源产业生态建设、技术标准体系制定、“产教研”融合等举措,以推动我国AI芯片产业可持续和高质量发展。

II~VI族半导体纳米晶体的手性研究前沿

摘要:近年来, 手性II~VI族半导体纳米晶体因其独特的光电性能和手性诱导电子自旋选择性特点而受到广泛关注. 手性是一种对称性破缺现象, 可通过以下几种方式诱导纳米晶体的手性: (1) 连接手性配体; (2) 形成手性晶格; (3) 形成手性形貌; (4) 手性组装排列; (5) 多级手性及手性放大. 在手性诱导过程中, 由于更小尺寸的纳米晶体——量子点的量子限域效应, 其物理化学性质可随尺寸、形貌、组成和晶型进行调控, 可以使其在紫外-可见-近红外光区域内表现出手性消光和圆偏振发光等特性. 此外, 几何参数如形状各向异性、晶格失配和表面不对称性在调节手性纳米结构的手性响应中也扮演着关键角色. 因此, II~VI族手性半导体纳米材料在纳米光子学应用中的根本挑战是对纳米尺度的立体合成的完全控制, 并从实验和理论两方面阐明不同维度手性的发生机制. 本综述介绍了过去十几年来手性半导体纳米晶体, 从控制合成到手性起源探索和潜在应用方面的最新研究进展, 并提出了新的材料合成策略和理论改进论点, 为新兴的跨学科领域如圆偏振发光、自旋电子学和基于手性的医疗诊断纳米器件应用等提供新思路.

高性能存储芯片产业发展研究

摘要:高性能存储芯片堪称全球人工智能蓬勃发展的核心驱动力,不仅有力推动了信息技术产业不断迈进、显著提升电子设备性能、为服务器和数据中心的发展注入强劲动力,还极大促进了人工智能与机器学习、物联网、虚拟现实以及增强现实等新兴技术的崛起。本文全面系统地梳理了我国高性能存储芯片的发展需求,分析了高性能存储芯片的国际发展态势,总结了我国高性能存储芯片的发展现状,深入剖析了发展进程中所面临的问题与挑战,精准指出其带来的变革机遇,并提出以下针对性的对策建议:一是分层施策夯基础,变革策略求突破;二是传统新型两手抓,多条路线齐头并进;三是加速形成新技术布局,逐渐打破市场层垄断,期望能够加速我国高性能存储芯片的发展进程。

碳材料改性的BiOX光催化材料的研究进展

摘要:环境与能源问题严峻,人们迫切需要开发一些高效、环保、稳定的光催化剂。卤氧化铋(BiOX,X 为Cl、Br、I)因其独特的层状结构、优异的光学、电学性能而受到光催化领域的广泛关注。但BiOX存在光吸收不足、电子−空穴(electron-hole,e−−h+)快速复合、载流子浓度有限等问题而限制了它的应用。利用碳材料修饰BiOX可以极大地提升BiO X 的光催化性能。简要介绍了BiOX的结构、性质、改性方案,碳材料基本类型和性质,主要综述了近几年零维,维,二维,三维碳材料改性的BiOX光催化剂的研究进展,并分析了碳材料对BiOX光催化剂的提升机制,最后展望了碳材料改性的BiOX所面临的机遇和挑战。

可见光驱动的Ti基半导体光催化剂的研究进展

摘要:半导体光催化技术在太阳能转换以及环境治理方面具有巨大潜力。TiO2由于其高的光催化效率、良好的稳定性以及合适的带边电位等,成为了当前研究最多的光催化材料。但TiO2 是宽带隙半导体,对可见光几乎不响应,这极大限制了TiO2的应用。为了提高TiO2对可见光的响应能力,提高太阳能的转化效率,相继开发了一系列由TiO2衍生的Ti基可见光催化剂。首先简单地介绍了半导体光催化机制,然后综述了Ti 基半导体光催化剂的分类、增强可见光响应策略以及Ti基可见光催化剂应用现状,最后总结了Ti基可见光催化剂制备及应用过程中所面临的挑战,同时也对未来Ti 基可见光催化剂的合成及发展进行了展望。

单晶金刚石衬底超精密加工损伤层无损测量与表征

摘要:针对超精密加工后单晶金刚石衬底表面损伤层具有超薄(试验仅几个纳米)且透明的特点,提出一种基于光谱椭偏的测量和表征方法,实现衬底损伤层厚度和折射率的无损测量和表征。首先,建立“粗糙层+纯基底”两层光学模型,利用离散型穆勒矩阵椭偏测量模式测量加工前籽晶衬底,分析测量数据获得其光学常数,作为后续加工损伤层椭偏数值反演的基础,以避免损伤层与衬底间椭偏参数耦合;然后,根据衬底加工后的特征,建立“粗糙层+损伤层+纯基底”三层光学模型,采用多点拟合分析策略,在此基础上,实现粗磨和精磨两个典型加工阶段金刚石衬底损伤层的无损表征,并进一步探究单面磨削和双面磨削损伤层差异。结果表明,籽晶折射率与金刚石折射率理论值接近,且随波长的变化趋势一致,说明测量模式和拟合策略可行;粗磨后衬底损伤层的厚度和折射率均高于精磨后衬底损伤层的厚度和折射率;双面磨削与单面磨削损伤层的折射率在红外波段基本一致,在紫外-可见波段具有差异。损伤层厚度椭偏测量结果与透射电子显微镜(Transmission electron microscope,TEM)测量结果进行比对分析,验证椭偏测量方法的准确性。所提方法可无损测量单晶金刚石衬底超薄损伤层厚度和折射率,表征超精密加工后衬底表面质量,有助于金刚石衬底超精密加工过程的工艺优化。