自旋电子学功能材料进展

巨磁电阻效应的发现开拓了磁电子学的新学科,20世纪90年代,磁电子学得到迅速的发展,并在应用上取得显著的经济效益与巨大的社会效应,本世纪初,研究的重点已转移到半导体自旋电子学的新方向,并已取得重要的进展。本文将结合我们科研组的研究工作,概述从磁电子学到半导体自旋电子学材料的发展,重点介绍稀磁半导体材料研究的进展。     

低维半导体结构材料及其器件应用研究进展

人们预测,到２０１０年,以硅材料为核心的当代微电子技术的ＣＭＯＳ逻辑电路图形尺寸将达到０．０５微米或更小。到达这个尺寸后,一系列来自器件工作原理和工艺技术自身的物理限制以及制造成本大幅度提高等将成为难以克服的问题。从某种意义上说,这就是硅微电子技术的“极限”。为迎接硅微电子技术的“极限”的挑战,满足人类社会不断增长的对更大信息量的需求,近年来,基于低维半导体结构材料的量子力学效应（如“量子尺寸效应     

GaN基β辐射伏特效应微电池的优化设计研究

β辐射伏特效应同位素微电池具有体积小、工作稳定性好、寿命长、能量密度高、抗干扰性强等优点，逐渐成为微能源研究的方向．本文以半导体物理理论为基础，提出基于宽禁带半导体材料GaN和放射性同位素^147Pm的同位素微电池最优化设计方案．引入对同位素源自吸收效应的考量，通过蒙特卡罗程序MCNP模拟计算β粒子在半导体材料中的输运过程，对同位素源与半导体材料的最优化厚度，半导体材料PN结结深、耗尽区厚度、掺杂浓度，以及电子空穴对的产生及收集情况进行了研究和分析．提出的β辐射伏特效应同位素微电池最优化设计方案可实现：^147Pm单次衰变在能量转换单元中沉积的能量为28．2keV；同位素电池的短路电流密度为1．636μA／cm^2，开路电压为3．16V，能量转化率为13．4％．     

压电光子学效应及其应用

近年来,压电光子学作为一个新兴的研究领域吸引了学者们的广泛关注.压电光子学效应是压电半导体的压电极化和光激发的耦合,是利用应变诱导的压电极化调控材料能带结构进而控制电子-空穴的复合发光过程.压电光子学效应为新光源、智能触觉传感和机械光子学等重要技术提供了研究基础,尤其结合第三代、第四代半导体材料同时具有压电效应和半导体特性的优势,有望实现高性能的力-致发光器件.本文简要介绍了压电光子学效应的基本原理、材料体系以及压电光子学器件的研究进展,并对这一学科的未来发展进行了展望.     

半导体蓝光

叙述了当前以ＧａＮ为代表的第三代半导体材料的崛起。由于其优良的特性，用于制造蓝色发光二极管和激光二极管，引起了世界蓝光热。它的研究不仅是高技术的前沿课题，而且是具有巨大市场前景的技术经济竞争领域。     

发展循环经济,建设有中国特色的生态工业园区

生态工业园区是依据循环经济理论和生态学原理而规划、设计和建设的一种新型工业组织形态,它通过成员之间的产品、副产品和废弃物的交换、能量和水的梯级利用,基础设施的共建共享,实现园区在经济、社会生态和环境效益的协调发展。借鉴国外先进经验,科学规划和设计,建设有中国特色的生态工业园区是我国新型工业化道路的具体实现途径。     

热释电光电子学效应

光探测器作为一种将光能转换为电能的电子器件,在军事医疗、遥感通信等方面被广泛地应用.当半导体材料中同时产生光电和热释电时,器件的输出电流及光照时的光响应度,探测率等性能有明显的提升.因此,基于热释电-光伏-半导体三者协同耦合产生的热释电光电子学效应被作为提升光电器件性能的一种有效手段,被应用在多个领域.当器件被光照射时,光感应产生的热释电势对器件接触界面的内建电场进行调制,从而改变载流子的传输过程,而不同类型的材料与半导体接触时形成的内建电场和热释电电势各不相同,因此产生的热释电光电子学效应也存在差异.本文首先介绍了热释电光电子学效应的原理,然后研究了不同类型的材料与半导体接触时产生的热释电光电子学效应对器件电学性能的影响,具体包括半导体与半导体、半导体与金属、半导体与有机物以及半导体与氧化物接触;此外,对提升热释电光电子学效应的方法进行了介绍,包括压电-热释电-光电、铁电-热释电-光电等多物理场协同作用,以及对材料进行掺杂等方法;最后对热释电光电子学效应面临的挑战及在未来的发展作了进一步的展望.     

Ⅱ-Ⅴ族半导体纳米晶的研究进展

Ⅱ-Ⅴ族半导体是由第二副族元素(Zn,Cd)与第五主族元素(N,P,As等)形成的化合物.Ⅱ-Ⅴ半导体纳米晶(亦称量子点)具有禁带窄、Bohr半径大、电子有效质量小、通过改变量子点尺寸,能够实现宽波段发光,较Ⅱ-Ⅵ材料,其具有更多的共价键成分,性质稳定等优点,是应用于太阳能电池、生物标记及LED的理想材料.本文综述了近年来在Ⅱ-Ⅴ半导体纳米晶的研究中取得的进展,侧重介绍量子点的合成、表征、吸收光谱、光致发光谱及荧光寿命测定等领域内的最新成果,并对其发展方向进行了展望.     

压电电子学及其仿生智能传感

在低维压电半导体材料(比如ZnO和GaN)中,压电极化和半导体电子传输特性的耦合可以给器件带来预想不到的性能.这大大提高了研究人员对压电电子学这一新兴领域的兴趣.另外低维压电半导体材料拥有优异的机械特性,可以被集成到能够应对巨大应力的柔性器件中,外部的机械刺激为柔性器件运行中的电荷-载流子传输,载流子的产生、复合以及分离提供了新的调制方法.本综述回顾了压电电子学的基础理论,不同维度材料体系中的压电电子学,压电电子学晶体管的分类,及广义压电电子学晶体管的应用方面的最新研究进展,并对将来的研究方向进行了深入讨论.     

吉林大学材料科学与工程学院

吉林大学材料科学与工程学院由原吉林大学材料科学系、吉林工业大学材料科学与工程学院、长春科技大学材料科学与工程学院组成。     

先进材料科学与应用的展望

本文对材料的发展现状作了较为详尽的综述，对先进材料的开发使用和材料科学的发展前景作了展望。由于材料特别是高性能，多用途先进材料是人类社会发展的重要推动力，先进材料将继续成为科学和工程研究的重点。作者认为纤维增强树脂复合材料和硅基电子材料是当今工业中最重要的材料，而智能材料、纳米材料、光电材料、生物材料和高温陶瓷材料将是２１世纪的研究重点，并将发挥愈来愈大的作用。     

Si基^63Ni辐射伏特效应同位素电池的优化设计与分析

目前国内外研究的各类微能源中,β辐射伏特效应同位素电池因能量密度高、寿命长、输出性能稳定等优点在许多领域具有广泛的应用前景.本文从辐射伏特效应的基本原理出发,通过蒙特卡罗程序MCNP模拟计算β粒子在半导体材料中的输运过程,得出了辐生电流、开路电压等性能参数的计算公式,探讨了少子扩散长度、掺杂浓度、结深等对性能的影响,并提出了采用硅基63Ni源的同位素电池的最佳设计参数：63Ni源质量厚度为1mg/cm2,单晶硅半导体P区掺杂浓度为1×1019cm？3,N区掺杂浓度为3.16×1016cm？3,结面积为1cm2,结深为0.3？m,总厚度不超过160？m.得到的短路电流、开路电压、最大输出功率及转化率分别为：573.3nA,0.253V,99.85nW,4.94%.为低功率场所,如微型机电系统、心脏起搏器等所需的微能源提供参数依据.     

摩擦伏特效应

摩擦起电是一个普遍存在的现象,几乎发生在任何材料界面,其中半导体之间的摩擦起电具有独特的性质.当p型半导体在n型半导体表面摩擦时,两个材料界面在机械滑动的作用下发生化学键的断裂以及新化学键的生成,释放能量(简称键合子“bindington”)并激发半导体界面电子-空穴对.摩擦激发的电子-空穴对在p-n结处的内建电场作用下分离并产生直流电,这个过程与光伏效应类似,因此该现象被命名为摩擦伏特效应.摩擦伏特效应与光伏效应唯一的不同是摩擦伏特效应中电子-空穴对是由界面原子瞬时结合成键而释放的能量所激发,而光伏效应是由光所激发.本文回顾了近年来摩擦伏特效应研究的相关进展,总结了基于摩擦伏特效应的摩擦伏特发电机技术及其潜在应用.摩擦伏特效应作为半导体界面接触起电中重要的一环,对其研究不仅有助于深入了解接触起电的机理,还有望推动摩擦纳米发电机、半导体等研究领域的发展.     

爱信化工开发可成形的苯酚硅石纳米复合材料

日本爱信化工（爱知县丰田市）与爱知工业大学联合开发出一种可成形的苯酚硅石纳米复合材料，并在“第14届聚合物材料论坛”（日本高分子学会主办，2005年11月15日～16日，东京都江户川区船堀Tower Hall）首日举行的Poster Session上进行了发表。     

高温超导强电应用技术开始步入实用阶段

高温超导强电应用技术的发展有赖于实用高温超导材料制备技术的重大突破。随着最近几年来实用高温超导材料的研制取得重大的进展，高温超导强电应用已经成为现实，预期将在２０１０－２０２０年左右出现大规模的应用，并将对人类社会产生积极而深远的影响。因此，下一个十年将是全球高温超导技术竞争最关键的十年。本文将简要介绍高温超导电应用研究的现状和应用前景。     

科学家制造出新型纳米线激光器

科学家制造出一种新型的纳米线激光器 ,它小得可以集成到微芯片里 ,其开关可由电信号控制。美国哈佛大学的查尔斯·利伯及其同事在英国《自然》杂志上发表报告说 ,这种激光器是由硫化镉半导体制成的单根线 ,直径仅为 80到2 0 0纳米 ,因此称为纳米线激光器。此前已经有一些科学家制造出了类似的激光器 ,例如2 0 0 1年问世的第一种纳米线激光器由氧化锌制成 ,能发出紫外线激光。但这些激光器只能通过激光启动 ,而大多数应用场合需要能够用电启动。利伯和同事们设计的一种装置解决了这个问题。他们在硅基板上制造出一根硫化镉纳米线 ,然后在上…     

生态系统原理在产业循环经济中的应用

工业的进步与发展在给人类带来更多产品和服务的同时,也对环境产生了极大的影响。为了解决工业系统与自然环境之间的矛盾,出现了生态工业理论。本文以青白江工业集中发展区为例,运用“关键种”理论选取区内关键种企业、运用食物链(网)理论进行生态工业产业链的设计,以循环经济理论为指导,以实现物质与能量利用最优化为目的,遵循3R原则,从企业内部、企业之间和社会三个不同的层次对该区进行生态工业规划,以便能真正实现该区环境、经济的“双赢”。     

燃煤发电与水泥生产联产技术可行性研究

本文基于解决我国以燃煤发电为主的电力工业的粉煤灰与SO2等酸性气体排放等难题的目的，从优化能源利用和洁净煤技术的角度出发，提出了燃煤发电与水泥生产联产技术。从原料代替、水泥煅烧工艺与掺杂热效应等方面和一系列实验证明了该联产技术的可行性，并就其前景作了分析。燃煤发电和水泥生产的合二为一，将会在我国的能源节约、环境保护与社会经济效益等方面产生深远而重大的意义，有效促进我国电力工业和水泥工业可持续发展。     

基于无线传感器网络的半导体设备数据采集设计

为了监测半导体前段制造厂的机台在生产过程中的关键参数,提出了一种基于无线传感器网络和以太网的半导体机台数据采集方案,研制了传感器节点和簇头节点,给出了传感器节点的硬件设计过程和部分源程序。测试结果表明：该系统可以对半导体机台关键生产参数进行远程采集、历史数据查询和故障实时报警,提高了半导体产品的良率以及工程师的工作效率。