電子材料

美國開發(fā)出不依賴半導體的微電子器件

美國加州大學圣地亞哥分校的1個研究團隊開發(fā)出1款不依賴半導體傳導的光控微電子器件，在低電壓和低功率激光激發(fā)的條件下可將電導率比現(xiàn)有半導體器件提高近10倍。這一成果發(fā)表在11月4日的《自然·通訊》雜志上。

傳統(tǒng)的半導體器件受到材料本身的限制，在頻率、功耗等方面存在極限，而利用自由電子替代半導體材料通常需要高電壓、大功率激光或高溫激發(fā)。該團隊在硅片上用金加工出一種類似蘑菇形狀的結(jié)構（稱為“超材料”結(jié)構），在10V以下的直流電壓和低功率紅外激光激發(fā)下，即可釋放自由電子，從而極大地提高器件的電導率。

這一器件不可能完全替代半導體器件，但可能在特殊需求下得到最佳應用，如超高頻器件或大功率器件。未來不同的超材料表面結(jié)構可能適用于不同類型的微電子器件，應用于光化學、光催化、光伏轉(zhuǎn)化等領域。（科技部）

日本開發(fā)出用于人工智能深度學習的腦型芯片

日本東芝公司開發(fā)出1款可用于人工智能深度學習的腦型芯片。這款1.9mm的腦型芯片，集成3.2萬個像腦細胞一樣的電子回路于一體，這些回路自帶計算單元及配套的存儲單元，可以并行處理大量連續(xù)模擬數(shù)據(jù)信號，對其中的數(shù)據(jù)特征進行學習，同一腦型芯片中眾多回路協(xié)調(diào)起來，最終形成像腦神經(jīng)回路一樣的系統(tǒng)，完成人工智能所需的大量信息數(shù)據(jù)的復雜計算、處理和深度學習任務。

雖然該腦型芯片采用的是對連續(xù)模擬信號進行直接處理的方式，其局部計算精度低于對電氣信號進行“0”和“1”數(shù)字化處理的現(xiàn)有芯片，但該腦型芯片能通過對大量連續(xù)模擬數(shù)據(jù)的深度學習，得出的結(jié)果并不比數(shù)字化芯片差。

理論上，腦型芯片的電能消耗僅是現(xiàn)有的處理器電能消耗的1/1 000。2014年IBM等曾經(jīng)開發(fā)出1款腦型芯片，此次東芝發(fā)布的腦型芯片，使用了與IBM腦型芯片不同的結(jié)構方式，能耗更低，可以用1W的功率在1s時間內(nèi)能完成約48.5萬億次計算。東芝公司打算在幾年后使這款腦型芯片實用化。（科技部）

加拿大學者研制出記錄腦細胞活動的高分辨率神經(jīng)芯片

加拿大卡爾加里大學發(fā)布消息稱，該校研制出的記錄動物腦細胞活動的高分辨率神經(jīng)芯片，能夠讓科研人員更好地研究和理解認知功能及神經(jīng)疾病的起源。

腦功能由幾百萬個腦細胞控制，為了解腦是如何控制簡單的條件反射、學習與記憶等功能，就必須能夠記錄神經(jīng)細胞群的活動。傳統(tǒng)的方法可以讓科學家記錄幾分鐘的神經(jīng)細胞活動，但卡爾加里大學研究人員開發(fā)的被稱為仿生混合神經(jīng)芯片的新技術，能夠以更高的分辨率記錄動物腦細胞的活動達幾個星期。相關研究成果發(fā)表在2016年10月份的《科學報告》雜志上。

這些芯片的敏感性可以達到傳統(tǒng)神經(jīng)芯片的15倍多，可以讓腦細胞的信號更容易放大，以先前從未實現(xiàn)的、更高的分辨率來實時記錄腦細胞的活動。這項技術可以允許研究人員在動物模型中更加深入地研究和理解神經(jīng)疾病的起源、癲癇的發(fā)病條件，以及學習和記憶等其他認知功能。

研究人員研制的芯片能模仿腦細胞之間的自然生物聯(lián)系，使腦細胞誤以為它們正在聯(lián)系其它腦細胞。這樣，細胞一旦與芯片連接在一起，就可以允許研究人員觀察和記錄本應該發(fā)生在2個正常的功能腦細胞之間的雙向交流。（科技部）

日本東北大學研制出超軟LCD

日本東北大學的研究人員利用超薄的無機基板賦予傳統(tǒng)LCD技術新生命，開發(fā)出一種超級柔軟的液晶顯示元件，據(jù)稱能夠突破使用壽命限制，而且也不至于發(fā)生像OLED一樣因封裝保護不良而導致退化等情形。

研究人員開發(fā)出一種超柔軟的液晶元件，其方式是接合2個厚度約10μm的超薄透明聚醯亞胺基板，并以堅固的聚合物壁墊片使其保持隔離。

這種以聚合物壁墊片接合的基板是經(jīng)由照射扭曲液晶層而形成的，包括經(jīng)由單層基底圖案化超紫外光的單體元件。這也讓研究人員可透過較小間距的聚合物壁以穩(wěn)定超薄基板。

研究人員并證實，即使進行曲率半徑達3mm的抗卷性測試，也得以保持這種元件的均勻度，而不至于破壞間隔層，因而適合可卷曲與可摺疊的應用。研究人員并認為，大尺寸的高解析可卷曲顯示器的制造可實現(xiàn)較OLED更好的良率，并可在這些薄膜頂層形成透明電極與彩色濾光片等精細的畫素結(jié)構。（中國半導體行業(yè)協(xié)會）

瑞士聯(lián)邦工學院科學家開發(fā)第一個磁性光電導體

瑞士聯(lián)邦工學院的科學家們開發(fā)了一種具有獨特性能的新型鈣鈦礦材料，他們認為這種材料可以用于構建下一代硬盤。

材料中的磁性來自材料的局部電子和移動電子的相互作用；在某種程度上，它是電子的不同運動之間的競爭的結(jié)果。這意味著所得到的磁狀態(tài)被布線在材料中，并且不能在不改變材料的化學或晶體結(jié)構中電子結(jié)構的情況下被反轉(zhuǎn)。但是修改磁性能的簡單方法在諸如磁數(shù)據(jù)存儲的許多應用中將是巨大的優(yōu)勢。

雖然該材料仍然是實驗性的，所有這些屬性意味著新材料可以用于構建下一代存儲器存儲系統(tǒng)，具有更高的容量和低能量需求。“這項研究為新一代磁光數(shù)據(jù)存儲設備的開發(fā)奠定了基礎，”Náfrádi說，“這也將磁存儲的長期穩(wěn)定性，高數(shù)據(jù)密度，非易失性操作和可重寫性的優(yōu)點與光學寫入和讀取的速度結(jié)合在一起?！?/p>

這項工作包括歐洲同步輻射設施和日內(nèi)瓦大學的貢獻。它由瑞士國家科學基金會、歐洲研究委員會和NCCR-MARVEL資助。（工業(yè)和信息化部電子科學技術情報研究所）

英國成功開發(fā)超薄量子發(fā)光二級管

英國劍橋大學研究人員近日成功開發(fā)出僅幾個原子厚層狀材料的超薄量子發(fā)光二極管（LED）。由于具有不同超薄材料組成的構造層，原件可以用于開發(fā)新的計算與感應技術。

具備僅用電流生產(chǎn)單光子的能力是建設緊湊型芯片量子網(wǎng)絡的重要環(huán)節(jié)，基于量子力學原理開發(fā)的計算機比現(xiàn)有技術更加強大和安全。為了實現(xiàn)這種元件的可能性，研究人員需要開發(fā)出一種可靠方法，由電流生成單個、難以分辨的光子，作為通過量子網(wǎng)絡的信息載體。

該元件由不同材料的薄層疊在一起構成，材料包括石墨烯、氮化硼以及過渡金屬硫化物（TMDs）。TMD層包含有嚴格限制的電子和電子空位或孔隙區(qū)域。當1個電子充填到比電子能量較低的空位時，能量差異釋放光子，即1個光粒子。在發(fā)光二極管元件中，1個電壓推動電子通過該元件，也就是他們充電空隙發(fā)射單光子的地方。

劍橋大學研究人員開發(fā)的超薄平臺提供了高水平的可調(diào)諧性、自由設計以及綜合集成能力。單個光子的產(chǎn)生常常需要大規(guī)模的、幾個激光器和光學元件的精確對準的光學裝置。這一在芯片上即可釋放單光子的全新研究成果使得量子通訊距現(xiàn)實應用更近了一步。（科技部）

可自我修復的晶體管 有望變革太空探索方式

美國國家航空航天局（NASA）與韓國科學技術研究院（KAIST）合作，研制出了1款能自我修復的晶體管。研究人員表示，最新自我修復技術有助于研制單芯片飛船，其能以1/5光速飛行，在20年內(nèi)抵達距太陽系最近的恒星“比鄰星”。

2016年4月12日，霍金宣布啟動“突破攝星”計劃，同俄羅斯商人尤里·米爾納、臉譜創(chuàng)始人馬克·扎克伯格合作建造能以1/5光速（6萬km/s）飛行的微型星際飛船。不過，這種微型星際飛船能否“熬過”20年的太空飛行依然存疑，因為NASA的研究表明，宇宙高能射線會導致正電荷堆積，破壞芯片的二氧化硅層，讓設備性能受損，最終導致飛船失靈。

為了解決這個問題，NASA提出了很多方案：一是調(diào)整航線避開高能輻射區(qū)，但這可能導致航程增加數(shù)年，也不一定能保證飛船免遭輻射；二是在電子元件上加裝保護層，但這會使飛船增重、變大，導致速度降低；三是打造能自我修復的硅芯片。

該研究團隊近日在舊金山召開的國際電子設備大會上提交了這項新成果。這種“柵繞式”納米晶體管使用納米線而非常用的鰭形通道作為晶體管通道，打開或關閉電荷流經(jīng)通道的“門”完全將納米線包圍，在門上額外添加的一個觸點使電流能流過，如此一來，電流會加熱“門”以及它所包圍的通道，修復輻射造成的損傷。（科技日報）

英特爾利用硅晶體管材料開發(fā)量子計算機

英特爾正計劃利用現(xiàn)有的硬件材料去開發(fā)量子計算機。通過量子機制，量子計算機能帶來更強大的計算性能。

競爭對手IBM、微軟和谷歌都在開發(fā)量子計算機，但這些量子計算機與當前的計算機有很大不同。英特爾則計劃利用當前的硅晶體管材料來實現(xiàn)量子計算機。

英特爾位于俄勒岡州波特蘭的一支量子硬件工程師團隊正與荷蘭代爾夫特理工大學QuTech量子研究所的研究人員展開合作。2015年，雙方共同成立了規(guī)模5 000萬美元的項目。早些時候，英特爾報告稱，目前可以在芯片工廠使用的標準硅晶元之上生長一層超純凈的硅膜，用于量子計算。

量子計算機的基本單元是量子位。其他公司利用超導電路去實現(xiàn)量子位，但這樣的量子位數(shù)量有限。英特爾的新技術在這一方面則更進一步。（中國半導體行業(yè)協(xié)會）

臺大葉大學研發(fā)新型LED燈具 可減少一半燈泡使用量

中國臺灣大葉大學材料科學與工程學系李弘彬副教授與盛威光電公司合作開發(fā)新型LED燈具，不僅低眩光、散熱佳，燈泡用量也只要一半，相關技術獲得臺科技部補助，并通過專利申請。

材料系李弘彬副教授指出，他們利用傾斜與反射的設計，讓LED光透過鋁板反射為霧狀光源，亮度與傳統(tǒng)相同，但光較柔和，改善了刺眼與眩光問題。這個新型燈具的LED排列不像過去那么緊密，可減少1/2的燈泡使用量，不僅更環(huán)保，燈泡間距的擴大也讓導熱面積變大，散熱效果更好，能降低高溫造成的LED耗損，延長燈具使用壽命。

李弘彬副教授表示，目前占室內(nèi)照明大宗的T5/T8日光燈具，已有逐漸被白光LED燈具所取代的趨勢?，F(xiàn)有LED照明燈具主要有2種，一種是LED平板燈，然而市售LED平板燈成本居高不下，推廣不易。另一種即為LED燈條更換，可以直接與傳統(tǒng)日光燈管并行，價位適中，為目前主要產(chǎn)品，也是本計劃合作廠商盛威光電的主力產(chǎn)品。（中國半導體行業(yè)協(xié)會）

中科院突破LED照明交流電驅(qū)動發(fā)光頻閃世界難題

“余輝壽命可控稀土LED發(fā)光材料的研發(fā)及其在半導體照明中的應用”成果由中科院長春應化所與四川新力光源股份有限公司合作完成，并于近日榮獲了吉林省技術發(fā)明獎一等獎。該技術帶動我國LED照明技術走在了世界前列。

現(xiàn)有的LED照明光源，使用直流電作為驅(qū)動，在工作時必須經(jīng)交、直流電源轉(zhuǎn)換，具有能耗大、散熱差、成本高等缺點，因此開發(fā)可直接使用交流電驅(qū)動的新型LED照明產(chǎn)品，是造福百姓、推進LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大需求。

針對LED直接被交流電驅(qū)動時發(fā)光頻閃這一世界難題，長春應化所與四川新力光源股份有限公司于2008年開始合作，開展新型交流LED照明技術的研發(fā)。經(jīng)過6年多的不懈探索和開拓，科研人員研發(fā)出了一種以發(fā)光材料為核心的全新交流LED技術，該技術達到了國際領先水平，使我國成為了世界唯一能夠利用發(fā)光材料生產(chǎn)低頻閃交流LED產(chǎn)品的國家，有力推動了我國LED照明技術水平。（長春日報）

半導體所研制出GaN基紫外激光器

12月14日，中國科學院半導體研究所集成光電子學國家重點實驗室研究員趙德剛團隊研制出氮化鎵（GaN）基紫外激光器。紫外激光器的研制成功也是我國在GaN基藍光和綠光激光器突破之后取得的又一重要進展。

趙德剛帶領的團隊長期致力于GaN基光電子材料和器件研究，對材料生長機理、材料物理和器件物理有自己的理解和認識，發(fā)現(xiàn)和解決了一系列激光器的關鍵問題：掌握了銦鎵氮（InGaN）量子阱局域態(tài)調(diào)控和缺陷抑制方法，提高了發(fā)光效率；闡明了碳雜質(zhì)的補償機制，獲得了高質(zhì)量的p-GaN材料；設計出優(yōu)化的器件結(jié)構，減小了吸收損耗和電子泄漏；利用變程跳躍的物理機制，實現(xiàn)了良好的p-GaN歐姆接觸；解決了同質(zhì)外延中襯底翹曲的難題，采用MOCVD生長出高質(zhì)量的器件結(jié)構。在此基礎上，與中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所進行工藝合作，最終實現(xiàn)了GaN紫外激光器的室溫電注入激射。（中國科學院半導體研究所）。

首款基于稀土摻雜氧化物 TFT技術致發(fā)光顯示屏研制成功

華南理工大學發(fā)光材料與器件國家重點實驗室彭俊彪教授研究團隊聯(lián)合廣州新視界光電科技有限公司研究開發(fā)了發(fā)光量子點墨水研制方法和電致發(fā)光顯示屏結(jié)構設計，解決了溶液加工型多層電致發(fā)光器件結(jié)構設計、界面互溶等科學問題，突破了新材料體系的氧化物TFT基板制備技術、表面特性調(diào)控技術、溶液法制備量子點薄膜技術、薄膜封裝技術等，研制成功首款基于稀土摻雜氧化物TFT（Ln-IZO TFT）技術的全彩色有源驅(qū)動電致發(fā)光量子點顯示屏（AMQLED），實現(xiàn)了彩色圖像顯示。

華南理工大學發(fā)光材料與器件國家重點實驗室主要研究方向之一是有機/高分子光電材料與器件，包括AMOLED顯示材料、器件和工藝，在可溶性高性能有機/高分子發(fā)光材料設計與合成、全印刷（包括金屬陰極）彩色OLED顯示屏、高性能OLED器件結(jié)構設計與制備等方面取得了具有國際領先水平的研究成果。（華南理工大學）

中孚實業(yè)電子新材料用偏析法高純鋁形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模

日前，中孚實業(yè)與上海交通大學聯(lián)合開發(fā)的國內(nèi)首家具有自主知識產(chǎn)權的“偏析法”高純鋁產(chǎn)品成功出爐。自中試成功以來，歷時3個多月的電子新材料用“偏析法”高純鋁技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目正式投入生產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模已初步形成。

中孚實業(yè)經(jīng)過3年2期6批次的試驗開發(fā)，使“偏析法”生產(chǎn)工藝逐漸由“概念”發(fā)展成為穩(wěn)定控制，開發(fā)出了擁有完全自主知識產(chǎn)權的純度大于4N的高純鋁提純新工藝及設備。該提純技術可將99.85%的電解原鋁經(jīng)過提純生產(chǎn)，使其產(chǎn)品質(zhì)量滿足重熔用高純鋁錠國標YS/T665-2009的要求，高純鋁產(chǎn)品純度可在99.95%、99.985%、99.99%、99.993%和99.995%之間根據(jù)客戶需求進行工藝調(diào)整。

截至目前，該項目已生產(chǎn)50爐次，經(jīng)化驗分析鑒定，產(chǎn)品各項指標均達到國標要求，標志著中孚實業(yè)“偏析法”提純關鍵技術已經(jīng)成熟，將大大增加企業(yè)核心競爭力，進一步提高公司盈利水平。（中國有色金屬報）

臺學者研發(fā)出世界首個全彩LED 有望超越OLED

南加州Ostendo Tech Inc.所屬磊晶實驗室研發(fā)出世界第1個全彩LED。他們使用氮化鎵材料研發(fā)出3種特殊的量子結(jié)構，可以發(fā)出3種不同顏色的光，可以獨立射出也可以混合發(fā)射。由于LED有省電和壽命長的特性，采用全彩LED制成的全LED顯示器，將可能取代目前使用的液晶技術（LCD），甚至超越有機發(fā)光二極體（OLED）。

該項計劃主持人陳志佳博士說，用氮化鎵材料制成藍光或綠光LED已是成熟技術，但制成紅光LED則非常困難，他們不但是世界少數(shù)能達到此目標的團隊，且是唯一能夠?qū)⑷饧性?個小器件上，并能隨意取用其中任一顏色，如果加上電路的適當調(diào)配，更可以混合出無數(shù)多種顏色光，畫面品質(zhì)將更加漂亮。（化合物半導體）

第3代半導體SiC功率模塊研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目開工

近日，廈門芯光潤澤科技有限公司第3代半導體功率模塊產(chǎn)業(yè)化項目開工?！按饲?，新能源汽車的相關器件都依靠進口解決，該項目投產(chǎn)后，它們將裝上‘廈門芯?！睆B門芯光潤澤科技有限公司常務副總經(jīng)理徐曉暉說，新能源汽車充1次電可以跑更長里程，將是碳化硅功率模塊封裝廠項目的亮點之一。

芯光潤澤規(guī)劃總投資20億元，主要進行第3代半導體碳化硅功率模塊的設計、研發(fā)及制造。半導體碳化硅功率器件也被業(yè)界譽為功率變流裝置的“CPU”、綠色經(jīng)濟的“核芯”。碳化硅（SiC）功率模塊項目的優(yōu)勢具體體現(xiàn)在：新能源汽車增長續(xù)航能力、空調(diào)變薄、超高壓輸電方便等。（海峽都市報）

南宮與京企合作半導體新材料項目試生產(chǎn)

近日，投資2.5億元的稀土銅合金及電子新材料項目在河北邢臺市南宮市（縣級市）經(jīng)濟開發(fā)區(qū)試生產(chǎn)，這是該市瞄準京津招商的重要成果之一。該項目由南宮市雙龍金屬制品有限公司與北京科陸工貿(mào)有限公司合作，主要產(chǎn)品為稀土銅合金及電子新材料，是半導體元器件和集成電路封裝的主要原材料，具有導電導熱率高、耐腐蝕、熱穩(wěn)定性強等特點，附加值較高，目前每噸市場價格在4萬～5萬元。該項目設計年產(chǎn)能為15萬t，滿負荷運轉(zhuǎn)后，年產(chǎn)值可達60億元，提供就業(yè)崗位200余個。（河北日報）