新型晶体材料及器件技术

“一代材料，一代器件，一代技术”。新型晶体材料及器件是激光器技术及设备更新的源泉。只有不断发展新型的激光材料，提升现有激光材料的性能，才能够持续推动激光整个行业链向前发展。通过本课题的实施，为全固态激光技术提供了自主开发、性能更好的新型晶体材料和器件，有望推动新型和更高性能激光器设备的更新，从而满足高端科学研究、工业和社会对国产新型激光设备的迫切需求。围绕本课题的核心目标，课题组按照任务书计划，分别在先进激光材料和人工晶体的关键工艺、批量生产与应用、产业化发展等领域开展研究工作。通过对晶体材料基本性能、生长制备工艺的摸索，结合晶体在激光器中应用的实际需求开展深入研究，顺利完成了任务书中规定的任务，获得一批性能优异、稳定可靠、可批量生产的激光材料和人工晶体，并开展了激光性能表征实验，初步应用于新型激光器及频率变换领域。     

分子电子学的基础研究

围绕“分子电子学”这一核心,按计划开展了各项研究工作,在高性能分子体系的设计与合成、低维分子材料的制备、有机单晶微纳米器件、高性能分子材料器件和分子电路的基础问题等几个方面取得许多有创新意义的成果,圆满完成了各项研究任务。     

掺杂对ZnO基材料气敏性能的影响

ZnO是一种重要的半导体材料,具有独特的电学、光学特性,在气敏传感器领域得到了广泛的应用.本文综述了掺杂对ZnO材料气敏性能影响的原理,以及贵金属、稀土元素、碱土金属元素、过渡族金属氧化物四类元素掺杂对ZnO材料的气敏特性的影响.     

新型半导体器件及工艺基础研究

为了提高系统芯片的可靠性和性能价格比,增强其市场竞争力,缩小器件特征尺寸并提高集成度仍是一个主要的途径。当器件特征尺寸进入亚50nm以后,大量来自于传统工作模式、传统材料、传统工艺乃至传统器件物理基础等方面的问题将成为器件特征尺寸进一步缩小的限制性因素。因此我们的973项目从新型材料、半导体器件分析、新型器件结构、关键制备工艺等方面开展了深入的研究。本文主要介绍我们在新型半导体器件结构以及制备工艺方面取得的主要成果,具体包括平面双栅器件、金属栅器件、垂直沟道双栅器件、DSOI器件、SON器件、SOI肖特基晶体管、高K介质器件等。     

一维ZnO纳米结构的表面发光机理及调控研究

ZnO是一种宽禁带半导体材料,在紫外及紫蓝光发光二极管(LED)、激光二极管(LD)等光电器件方面具有很大的潜在应用前景.近年来,纳米ZnO材料因其突出的光电性能、丰富的结构形态以及易于生长等特点,成为纳米发光材料与器件研究中新的热点.     

基于卫星重力场的数据同化及其在水循环研究中的应用

“一代材料，一代器件，一代技术”。新型晶体材料及器件是激光器技术及设备更新的源泉。只有不断发展新型的激光材料，提升现有激光材料的性能，才能够持续推动激光整个行业链向前发展。通过本课题的实施，为全固态激光技术提供了自主开发、性能更好的新型晶体材料和器件，有望推动新型和更高性能激光器设备的更新，从而满足高端科学研究、工业和社会对国产新型激光设备的迫切需求。围绕本课题的核心目标，课题组按照任务书计划，分别在先进激光材料和人工晶体的关键工艺、批量生产与应用、产业化发展等领域开展研究工作。     

纳米绿色印刷图案化技术研究进展

微纳制造技术是从纳米材料制备到器件应用的核心技术。面向微纳器件制造和系统集成,发展不同于传统微纳加工技术的低成本、高精度、绿色环保的纳米结构制造技术,是未来新型纳米结构器件的重要发展方向。绿色印刷技术作为增材制造方式,能耗少、材料普适性高,可望对新型纳米结构器件制造技术产生变革性影响。本文简要介绍了国家重点研发计划"绿色印刷制造技术与纳米结构器件系统集成应用"项目及其研究进展。     

分子器件

19世纪,科学家更多地从原子层次上认识和研究化学。20世纪科学家则更多地从分子层次上认识和研究化学。进入21世纪,化学会在哪些方面取得重大突破?会遇到哪些挑战和难题?什么是未来化学的新生长点?化学在整个科学体系中占有什么地位?这些都是对化学有全局性、战略性指导意义的问题。中国科学院院士徐光宪先生曾说过这样一段耐人寻味的话,“我的专业是化学,我从学化学,教化学,到研究化学已有几十年了,可是现在我却有点搞不清楚化学的定义了。我深深感到科学的发展太快了,需要对本门科学重新认识,重新定位。这是我进入21世纪首先要关注的问题”。在新的世纪如何定位和审视化学,中科院文献情报中心《世界科学前沿发展态势分析》课题组对此进行了探讨。课题组首先选定了化学领域具有代表性的20种期刊,对这些期刊1999—2003年出现的关键词进行了统计分析,确定出了化学领域这几年的热点词,并通过与有关专家进行讨论,进一步整合出了下面13个重要研究方向:催化不对称合成、单分子、多孔材料、分子器件、光子晶体、化学动力学、活性自由基聚合、密度泛函理论、烯烃复分解反应、组合化学、酶催化、超分子化学分子自组装、燃料电池。课题组针对这些研究方向,邀请国内专家学者就这些研究方向的发展趋势进行了分析,同     

微尺度薄膜热容测试技术

微纳米薄膜材料广泛应用于微纳器件中,因此微尺度薄膜热容测试技术对于微纳器件热设计十分重要。本文介绍了一种新型的用于薄膜热容测试的自对准双层悬空膜片结构——双层悬臂梁量热计,它主要应用于薄膜材料热容测量和微结构中的近场热辐射研究。同时介绍了双层悬臂梁量热计用于薄膜热容测试的几种测试方法,包括差式扫描量热法、热延迟时间法、脉冲量热法等。     

压电纤维复合材料有序生长制备技术及智能驱动/传感器件

该成果研究了PZT、PMN-PT等系统压电陶瓷的组成、制备技术和性能，创新地提出了用有序生长制备技术制造压电纤维复合材料及智能驱动/传感器件的新方法。本课题制备出微细而平直的压电纤维，通过设计压电纤维复合材料使其具有正交异性特征，实现了单片块状压电元件不具备产生定向应力波的功能，并相应构造了具有正交异性功能的智能驱动/传感新器件及与之配套的可控强度发射和接收装置。建立了一种基于新型（Piezoelectric Fiber Composite，PFC）相控阵超声驱动/传感器件的超声相控阵检测系统，并成功应用于金属结构和混凝土结构的损伤检测，研制了接近国际水平的相控阵超声检测系统的原型机。     

飞秒激光3D打印蛋白质光子器件

蛋白质是生命活动得以进行的重要物质基础。经过长期的自然进化,多种多样的蛋白质分子结构、性质、功能独特而又千差万别,且很多都难以被人工材料所仿制和替代。近年来,人们将各种蛋白质(及衍生物)基生物材料与先进微纳加工和集成技术有机结合,以蛋白质为重要、关键乃至核心材料,实现了各种新型功能化微纳结构、器件与集成系统——这已成为蛋白质基生物材料的一个重要的前沿研究方向、应用领域和发展趋势。尤其是蛋白质(及衍生物)在微纳光/电(子)相关的多学科领域交叉性应用方兴未艾。但是,大部分微纳加工成型技术在亚微米乃至纳米精度真三维等能力上的不足或缺失,限制了蛋白质基生物材料在微纳尺度应用的进一步发展(尤其是三维光子器件与系统)。而另一方面,利用飞秒激光直写技术,人们已经成功地制备了各种器件构型的高质量二维和三维微纳光子器件。本文着重介绍利用蛋白质材基的飞秒激光直写技术。首先,以蛋白质基材料作为人工合成聚合物的环境、生物兼容理想替代材料,获得亚微米乃至纳米级精度的各种高质量二维和三维蛋白质基微纳光/电器件,较好地实现其原型功能;其次充分挖掘、利用蛋白质本征性质,赋予所制备器件新颖多样的特性与功能。最终实现在材料功能特性和器件几何构型上"双重"任意设计和可控的飞秒激光直写定制,而有助于推动其多样化的应用拓展。     

在铝及其合金表面制备仿荷叶表面超疏水结构

太赫兹（THz）辐射源是THz技术应用的关键器件。基于半导体的THz辐射源有体积小、易集成等优点。中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室曹俊诚等与加拿大国家研究理事会微结构研究所等单位合作，采用半导体共振光学声子设计和双面金属波导结构研制成功了激射频率为2．9THz的量子级联激光器。研究人员并进一步表征了一组除掺杂浓度外其它参数均相同的THz量子级联激光器，研究发现，     

亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室建设管理简述

一、实验室概况亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室依托于燕山大学,1998年筹建,1999年被批准为河北省重点实验室,2003年以地方重点实验室身份参加国家重点实验室评估,取得良好的成绩,2005年申报国家重点实验室,2006年被批准立项,成为河北省首个国家重点实验室。实验室以亚稳材料制备技术与科学为主题,开展亚稳材料成分设计、形成理论、微观结构、物理性能和力学性能等的基础研究;同时进行亚稳材料制备技术基础、加工工艺和工业性开发的应用基础研究。目前,实验室确定的研究方向包括:(1)非平衡相变与亚稳相截留;(2)新型亚稳材料的设计合成…     

光子束超衍射纳米加工技术及应用基础研究

新型纳米加工技术的研究开发是目前国际上关注的热点,是纳米技术、特别是纳米器件获得应用所必须解决的重要问题之一。纳米器件尺寸小型化、结构多样化、集成高度化的发展趋势要求纳米加工技术不仅具有纳米量级的加工分辨能力,而且也能够实现包括从二维到三维复杂纳米结构的加工与器件制备。     

磁控反应溅射与激光退火处理制备高浓度氮掺杂二氧化钛晶化薄膜材料

氮掺杂二氧化钛的光催化活性能够被可见光激活,从而大大提高其对太阳光能的利用效率。为了解决材料晶化与氮掺杂在晶化过程中损失这一矛盾,以制备出高浓度氮掺杂二氧化钛晶化薄膜材料,本文的研究发展出一种结合了磁控反应溅射与激光退火处理的新型非平衡态制备工艺。与传统的热处理工艺相比,激光退火处理能够获得具有更高氮掺杂浓度、更好晶化效果、更好可见光吸收效果的样品,在光催化分解有机污染物实验中展现出更优异的性能。激光退火处理晶化工艺可以在室温下进行,对于薄膜基体的影响范围非常浅,特别适用于晶化塑料/有机物基体上的薄膜涂层。通过在溅射薄膜中保持掺杂物浓度,激光退火处理能够获得传统工艺无法得到的材料性能。这种方法能进一步推广应用在其它材料体系中,制备出具有新性能的各种薄膜材料,以满足广泛的应用需要。     

借激光之力,筑石墨烯集成之梦

随着便携式电子设备的快速发展,对于器件小型化和灵活性的需求正在成为一个重要的趋势。石墨烯是sp2杂化单原子层的二维晶体,具有独特的电学、机械、热学性质,较大的比表面积、较低的制造成本等,广泛的应用在可穿戴、智能电子器件等领域。尽管目前已有一些报道提出了很多关于石墨烯基可穿戴柔性电池、电容器以及集成电路、驱动器件的研究,但是大多数制备方法存在制备过程烦琐、操作复杂、制备和加工样品时间较长、样品容易遭到污染等问题,限制了其商业化的应用。此外,有效实现石墨烯功能复合材料的规模化制备仍然具有很大的挑战性。激光加工为非接触式加工技术,其较快的材料加工速度、较大的扫描面积、优越的纳米空间分辨率和逐步处理为高效、快速制备和加工石墨烯提供了新的思路。本文提出了一种激光区域选择性微加工氧化石墨烯纤维以及快速、大体积制备石墨烯功能复合材料的新方法;构建了不同结构的石墨烯/氧化石墨烯一体化纤维电容器,并获得了湿气响应刺激的可编织石墨烯基纤维驱动器,通过调节不同的激光参数,纤维在湿气下发生弯曲、弯折及螺旋扭转等复杂的响应形变;采用激光照射氧化石墨烯凝胶,引发凝胶迅速自发的还原反应,极短时间内将整个氧化石墨烯凝胶还原成石墨烯块。基于此成功制备了大块的三维结构石墨烯、化学掺杂的石墨烯、金属以及金属氧化物掺杂的石墨烯等。     

科技部批准新建17个国家重点实验室

科技部2006年7月26日正式批准17个实验室进入国家重点实验室建设期。至此，运行的和在建的国家重点实验室共有198个。这17个实验室是：空间天气学国家重点实验室、汽车车身先进设计制造国家重点实验室、亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室、卫星海洋环境动力学国家重点实验室、眼科学国家重点实验室、数字制造装备与技术国家重点实验室、电子薄膜与集成器件国家重点实验室、医学免疫学国家重点实验室、大陆动力学国家重点实验室、     

宽带移动通信射频、天线与分集技术

2002～2007年期间,在连续3个国家863计划项目[1．“新型天线与分集技术”（2002AA123031）;2．“新型天线与分集技术”（2005AA123830）;3．“B3GFDD和TDD射频系统和天线阵列”（2003AA123310）］的支持下,东南大学毫米波国家重点实验室射频与天线技术课题组针对下一代宽带移动通信射频、天线与分集技术开展了富有成效的研究工作。     

分子导线：半导体性-金属性组合的双壁纳米碳管

由于双壁纳米碳管独特的双层结构,可望在纳米器件领域得到广泛应用。如根据构成两层碳管的导电性不同,可用作分子导线和记忆功能的分子存贮器等纳米电子器件,并可用作分子轴承、分子马达、超高频分子振荡器等纳米机械器件。同时,双壁纳米碳管的双层结构也为研究层间作用力对声子和电子结构的影响提供了理想的平台。但是迄今为止,所制备的双壁纳米碳管由于纯度低、无序排列和直径分布较宽的特点,严重阻碍了对其深入的理论研究和实际应用。沈阳材料科学国家(联合)实验室先进炭材料研究部任文才等于2002年率先提出了流动催化剂化学气相沉积法用…     

飞机钛合金大型构件激光成形工艺与装备

钛合金等高性能难加工金属大型复杂整体关键构件的制造能力,是航空、航天、船舶、兵器、战略核武器、电力、能源等重大装备制造业的基础和核心关键技术,成为衡量一个国家工业综合实力和水平高低的重要标志之一,也是长期制约我国新型战机、大型飞机、高推重比航空发动机、重型燃汽轮机、重型运载火箭、百万千瓦核电机组等重大装备研制和生产的制造技术“瓶颈”之一。高性能金属零件激光成形技术,以金属粉末为原料,通过激光熔化/快速凝固逐层沉积“生长制造”,由零件CAD模型一步完成全致密、高性能整体金属零件的“近净成形”,是一种“变革性”的高性能、短周期、低成本、数字化、“高性能材料制备和大型构件近净成形制造”一体化的先进制造技术,代表着重大装备钛合金等高性能难加工金属大型关键构件先进制造技术的发展方向,是增材制造技术国际战略竞争的制高点。