高性能大功率LED研究进展——973计划“高性能LED制造与装备中的关键基础问题研究”项目成果简介

半导体照明取代传统照明仍受制于光效低、成本高、寿命短等问题。这些问题反映在制造领域体现为制造缺陷、核心设备、高效散热、可靠性等关键问题。由深圳清华大学研究院牵头承担的973计划项目(2011CB013100),围绕3个科学问题,设置了大尺寸同质衬底生成及缺陷控制原理与装备实现、大尺寸超硬衬底晶圆平坦化中低缺陷、高效去除的新原理与装备实现、6吋及以上大尺寸外延晶圆的跨尺度制造技术和MOCVD核心装备及探索多场耦合下反应腔的几何构造和气体输运方式与工艺参数的关系以及参数检测控制方法、封装装备执行系统的多参数耦合设计及高加速度复合运动生成、LED精简热模及型跨尺度热输运系统集成制造、LED复合过应力加速寿命试验方法及可靠性制约因素耦合规律等方面的研究内容。目标为面向220 lm/W的高性能高可靠的LED制造,揭示LED发光效率、可靠性与制造缺陷及制造因素的关联规律,建立新原理装备、新方法,突破关键技术瓶颈,奠定支撑新一代LED制造技术和产业发展的理论和技术基础,为我国在LED制造装备领域实现跨越式发展,成为国际LED制造的主要生产和创新中心提供支撑。本文从项目研究背景、相关基础理论研究进展以及关键设备研究进展等方面进行全面论述。     

主要农产品质量全程跟踪与溯源技术研究与应用

围绕实现果蔬产品（以西瓜、黄瓜为例）、畜产品（以猪、肉牛为例）、水产品（以鲟鱼、虹鳟鱼为例）的质量全程跟踪和溯源总体目标开展工作,通过研究农产品个体标识与编码技术、产地认定和产品认证数字化管理技术、生产信息实时采集传输与安全预警技术等多项关键技术,集成和开发了果蔬产品（西瓜、黄瓜）、畜产品（肉牛）和水产品（鲟鱼、虹鳟鱼）等不同农产品质量管理与溯源系统,开发了生产信息采集器、二维条码监管设备、农产品销售控制设备、农产品车载掌上电脑智能配送设备,建立了面向不同类型农产品的质量安全跟踪和溯源模式,目前成果和设备已有小规模生产。     

晶圆表面金属薄膜的纳米精度在线测量方法与实现

本文主要介绍了晶圆加工中的几何参数的纳米精度在线测量的原理、方法和测量仪器研究。针对化学机械抛光（ CMP ）中晶圆表面的金属膜厚的高精度快速在线和离线检测技术的要求，通过数值模拟和理论分析，研究了涡流传感器的参数对其灵敏度的影响规律，得到了提高灵敏度的新方法；实验验证了一种减小提离高度对膜厚测量精度影响的测量方法的有效性，并设计开发了快速多频测试系统；设计了电涡流在线和离线检测系统，并成功应用于国家重大专项项目“超低下压力化学机械抛光装备样机”中，实现了用电涡流方法进行全自动、快速、多模式、大提离条件下的晶圆金属膜厚度纳米级分辨率在线测量和晶圆抛光后铜膜厚度离线全局测量。     

突破30纳米

远紫外线光刻技术能让芯片制造商生产尺寸小于30纳米的电路,而这也让摩尔定律的延续成为可能对摩尔定律的担忧从上世纪90年代就开始了,连英特尔公司也感到了压力。该公司制造技术部副总裁兼制造技术工程部总经理JaiHakhu在日前举行的3iiSightSemiconductorEvent(由风险投资公司3i公司和无晶圆厂半导体协会共同发起的会议)上警告,“如果半导体设备供应商不能设计出创新的和可承受的解决方案,摩尔定律将会受到阻碍。”要让芯片中的晶体管数量每隔18个月翻一番,就必须实现在一个硅晶圆上加载更多更小的晶体管和更精细的微结构。芯片行业的风…     

4足机器人及其运动协调的仿生研究和研制

亿万年的演化和进化，多数陆上哺乳动物选择了腿足（杆机构）运动机构。杆式运动机构具有轮式运动机构所不具备的优点：地面状态适应性好、越障能力强，可实现多种方式的运动（如走、跑、跳等），运动系统的鲁棒性强（如4足动物在1腿受伤时仍可运动）。通过对杆机构机器人在机构设计和分析、驱动与动力学、运动协调与控制等方面的探索研究，实现杆式机器人的某些关键技术的突破。因而是军用、搜救和外空探测等非结构环境用机器人运动机构的首选。     

论布鲁克斯的无表征智能理论

无表征智能是美国著名机器人制造专家罗德尼.布鲁克斯(Rodney Brooks)提出的一种智能理论。布鲁克斯认为,传统人工智能在建造机器人时,采取的是"感觉-建模-计划-行动"框架,这种框架在表征问题上遇到了巨大的困难。实际上,机器人的行动方式完全不必如此复杂,只需要两个步骤就可以:即感觉,然后行动。我们在建造机器人时,完全可以放弃表征范式所要求的那些复杂的计划、映射和认知等表征内容,而采取基于行为的包容结构。在包容理论指导下,布鲁克斯制造了"艾伦"、"赫伯特"、"成吉斯"、"考格"等机器人。布鲁克斯的理论取得了一定的成功,但也遇到一些新的困难。     

移动式焊接机器人研究及产业化应用

笔者针对现场移动焊接作业，研发出了多种移动式焊接机器人产品。具有磁轮自由行走和轨道式两种移动行走方式；开发出了直轨道、圆轨道和柔性轨道等多种不同规格的轨道；配备灵活的焊枪电动／手动调节机构和焊枪柔性摆动机构；实现了焊缝轨迹跟踪控制、坡口组对偏差自动适应、坡口焊道自动排道、焊接工艺参数程控管理等数字化、智能化功能，已形成批量生产能力，并在石油化工、核电、冶金、建筑、造船、海洋工程等行业应用。     

术语命名中的隐喻

隐喻（metaphor）是自然语言中普遍存在的一种现象，这种现象一直是修辞学（Rhetoric）研究的重要内容。例如，“历史的车轮滚滚向前”这个句子的意思是历史发展的轨迹就像车轮那样滚滚向前。这是一个隐喻。在这个隐喻中，用“车轮”这个概念来比喻“历史发展的轨迹”这个概念，“车轮”是我们熟悉的、比较具体直观的、比较容易理解的概念，而“历史发展的轨迹”则是抽象的、不太容易理解的概念。通过“车轮”这样的隐喻，我们对于“历史发展的轨迹”这样比较抽象的、不太容易理解的概念获得了更加明确的、更加形象的认识。     

镁合金挤压铸造工艺与装备关键技术研究

挤压铸造（Squeeze Casting，SC）是一种介于铸造和锻造之间的优质、高效、节能的液态成型工艺方法，也称为液态金属模锻（Liquid Metal Forging），是将一定量的液态金属直接浇入敞口金属模具，随后合模，实现金属液充填流动，并在机械静压力作用下发生高压凝固和少量塑性变形，从而获得毛坯或零件的成形制造技术。     

新型微夹钳的拓扑优化设计及关键技术研究

微夹持系统是微执行器中一个重要的分支，用于完成微小目标的夹持、移动和组装等动作。研究和开发适用于微型零件操作和装配的微夹钳，是实现微系统技术产业化的一个关键环节。从研究现状看，人们发明了大量的基于不同的驱动方式的微夹钳。电热驱动与其它驱动比起来控制简单、操作方便，能提供大的输出力，     

光刻机工件台六自由度超精密位移测量研究

工件台是光刻机的核心子系统之一，直接决定了光刻机所能实现的关键尺寸、套刻精度及生产率。六自由度（6-DOF ）超精密动态位移测量技术是工件台实现动态精度的关键技术之一，其中多自由度间非线性耦合导致解算误差是其核心科学问题。针对工件台超精密位移精度、快速计算需求，本文介绍了在测量拓扑、解算算法等几个方面开展的研究，提出测量原则、方案及解算方法，解决了6-DOF超精密动态位移中的解算误差问题。     

硼／氮共掺杂使金属性单壁碳纳米管转变成半导体

本研究小组利用硼和氮共掺杂碳纳米管构筑了大量的场效应晶体管,并对其电学性质进行了统计分析研究。结果表明。通过对单壁碳纳米管进行硼和氮共掺杂,样品中半导体性纳米管的比例由67％提升到高于97％。为了深入理解这一重要实验发现,我们利用第一性原理,计算了掺杂对单壁碳纳米管能带结构的调制作用。结果证明,硼和氮共掺杂可使金属性单壁碳纳米管的能隙被打开,转变为半导体性纳米管,但并不改变半导体性碳纳米管的导电属性,从而在理论上解释了硼和氮共掺杂调节碳纳米管能带结构的物理机制。这项工作为纳米管电子和光电子器件走向实际应用提供了一条新途径。     

铁电陶瓷在铁电-反铁电相变附近存在可逆热释电响应

锆钛酸铅(PZT)铁电陶瓷是一种极其重要的信息功能材料,组成上位于铁电(FE)-反铁电(AFE)相界附近的PZT基陶瓷材料因具有丰富的相结构和外场诱导相变特性,是研究铁电体相结构、铁电相变理论以及发展机-电、热-电能量转换和存储等多种应用的优选材料之一。本研究对PZT基材料在不同电场、温度和频率下的电滞回线(P-E)进行了系统测试和分析,理论拟合发现其电滞回线面积、剩余极化强度和矫顽场与频率、电场和温度均很好地满足幂函数关系。对La、Sn改性的PZT基铁电陶瓷在电场、温度场作用下的相变行为进行了研究,发现其中存在一种电场诱导产生的亚稳态铁电相(FEIN),该FEIN相随温度升高而失稳,发生FEIN-AFE相变。经电场极化的PLZST陶瓷(La、Sn改性PZT)在此FEIN-AFE相变附近热释电系数可高达160×10-8Ccm-2K-1,同时施加偏置电场可获得可逆热释电响应。     

Argo——成功的十年

由美、日等国科学家发起的国际Argo计划已经走过了10个年头,由3000多个自动剖面浮标组成的全球Argo实时海洋观测网也已于2007年10月末正式建成,成为全球海洋观测系统的重要支柱,迄今在全球海洋0—2000m深度范围内获取的温度、盐度和海流剖面资料总数已达56万余条,并正以每年10万条剖面以上的速度增加。随着Argo资料数量的快速增加和质量的不断提高。它们在海洋和大气等多个领域科学研究和业务活动中的应用也得到了长足发展,正有效地改变着人们对许多重大自然环境问题的认识,提高了人们对重大海洋和天气事件的预测预报能力。我国于2001年正式加入该计划,已经初步建立起我国的Argo大洋观测网,并在Argo资料的接收、处理和质量控制等方面积累了丰富的经验。但是,与其他国家相比,无论在重视程度和投入力度方面都还存在较大的差距。急需整合资源和力量,强化我国Argo大洋观测网的建设及其资料的应用研究,为应对全球气候变化做出更大的贡献。     

Ghd7自然变异是调控水稻抽穗期和产量潜力的重要因素

产量潜力、株高和抽穗期是决定农作物产量的3类主要性状。我们从优良杂交水稻中分离出一个数量性状位点（QTL）Ghd7。Ghd7编码一个含CCT结构域蛋白,它对水稻的一系列性状包括单穗粒数、株高和抽穗期都产生重要影响。在长日照条件下,增强Ghd7的表达可延迟抽穗期、增加株高和穗大小。但另一方面,Ghd7功能减弱的自然变异可使水稻能在温和及较冷地区种植。上述结果表明,Ghd7在水稻产量和适应性方面具有至关重要的作用。     

梅森素数漫谈

梅森素数是一种特殊的素数,它是数论研究的一项重要内容,也是当今科学研究的热点与难点之一。自从这一素数提出之后,尤其是在GIMPS项目的帮助下,梅森素数的探究取得了重大进展。文章就有关梅森素数的研究情况做一简要的介绍。     

让科学家在生命医学研究之刃自由舞蹈——霍华德·休斯医学研究所资助计划浅析

霍华德.休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute,HHMI)是美国最大的生物医学研究私立基金会之一,它设立了各种不同资助计划支持美国生物医学顶尖人才开展具有重要原始创新性的生物医学基础研究。本文介绍了HHMI的各项资助计划,总结了HHMI资助的主要特点,并依此对我国基础研究管理工作提出了参考建议。     

“竞争情报”名词新解

竞争情报是当代企业生存和发展的四大要素之一,但迄今仍无公认的定义。文章基于经典案例和国家标准《术语工作:原则与方法》(GB/T 10112—1999)探讨竞争情报的定义,指出竞争情报是竞争领域中旨在决策而将所需信息的搜集与分析相集成的方法论,是多种信息搜集方法的组合与不同信息分析方法的综合,所涉及的方法必须正当、合法。     

对于我国环境空气颗粒物术语定名的建议

文章深入归纳了我国环境空气质量标准中颗粒物术语的演绎过程及主要国家、地区和组织颗粒物术语,提出了适用于我国的颗粒物术语建议:粒径小于等于10微米和粒径小于等于2.5微米颗粒物分别命名为颗粒物(粒径小于等于10微米)和颗粒物(粒径小于等于2.5微米),又分别称为可吸入颗粒物和细颗粒物,英文名称分别为particulate matter(PM₁₀)和particulate matter(PM_2.5)。