電子材料

研究人員測量出低成本半導體近乎完美的性能

斯坦福大學的研究人員專注于研究量子點重新發(fā)射它們所吸收的光時效率，這是衡量半導體質量的一個指標。之前對量子點效率的研究至多能推斷出量子點的高性能，此次研究則首次給出了一種測量方法，使研究人員能夠自信地證明量子點可以比肩單晶。

研究小組成員之一，加州大學伯克利分校納米科學和技術學教授Alivisatos強調，某些新技術和新材料要求研究人員清楚地了解半導體的效率，因此該測量技術能夠引領這些新技術和新材料的發(fā)展。

能夠替代昂貴的制造設備并不是量子點的唯一優(yōu)勢。甚至在此項研究之前，就有跡象表明量子點的性能可以接近或超過一些最好的晶體。量子點還是高度個性化定制的。通過調節(jié)它們的大小就可以調節(jié)它們發(fā)出的光的波長，這對基于顏色的應用程序來說是一個有用的特性，比如標記生物樣本、電視或電腦顯示器。

研究小組使用的技術包括檢查被激發(fā)的量子點產生的余熱，而不是僅僅評估光的發(fā)射，因為余熱是低效發(fā)射的標志。這種技術通常用于其他材料，從未以這種方式被用于測量量子點，而它的精確度是過去用過的其他方法的100倍。（中國電科發(fā)展戰(zhàn)略研究中心）

美國建設彈道導彈防御氮化鎵（GaN）雷達系統(tǒng)

阿拉斯加州安克雷奇——美國正在阿拉斯加州中部建造一個新的彈道導彈防御系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個基于氮化鎵（GaN）的固態(tài)有源電子掃描陣列（AESA）預警雷達。固態(tài)GaN雷達使用了洛克希德·馬丁公司的開放式GaN鑄造模型，該模型充分利用了戰(zhàn)略GaN供應商的關系。（工業(yè)和信息化部電子第一研究所）

半導體堆疊起來時，材料趨于量子化

由美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室（伯克利實驗室）領導的一個研究小組已經開發(fā)出一種簡單的方法，可以將普通的半導體材料轉變?yōu)榱孔佑嬎銠C——以非凡的電子行為為特點的超薄設備。這種進步有助于革新許多旨在實現(xiàn)節(jié)能電子系統(tǒng)的行業(yè)，并為新穎的物理學提供平臺。

最近在《自然》雜志上在線發(fā)表的研究報告描述了這一新方法。該方法將二維材料——二硫化鎢和二硒化鎢層疊在一起，形成具有復雜圖案的材料，也稱為超晶格。二維材料只有一個原子厚，類似于納米尺寸的構建塊，可以任意堆疊形成微小的器件。當兩種2D材料的晶格相似且匹配良好時，可形成“莫爾超晶格”的重復圖案。

研究人員接下來計劃測量這種新的量子系統(tǒng)如何應用于光電子學，這涉及光學在電子學中的應用。（工業(yè)和信息化部電子第一研究所）

日本研發(fā)高電子遷移率單極N型薄膜晶體管

日本東京理工大學的研究人員研發(fā)了一種處于世界領先地位的單極N型薄膜晶體管，其電子遷移率可達7.16 cm2/Vs。這一成就預示著有機電子器件激動人心的未來，包括創(chuàng)新的柔性電子顯示器和可穿戴技術的發(fā)展。

N型半導體材料具有電子優(yōu)勢，而P型材料具有空穴優(yōu)勢，研究人員解釋說，由于電子與空穴相比，更加的不穩(wěn)定，因此想要得到穩(wěn)定的N型半導體聚合物是有機電子器件的一大挑戰(zhàn)。合成的材料具有更好的分子結構和更強的強度，這有助于提高電子的遷移率。（工業(yè)和信息化部電子第一研究所）

俄羅斯研制出新型振動傳感器

俄羅斯國立研究型技術大學莫斯科國立鋼鐵合金學院研究人員研制了一種新型振動傳感器，用于建筑物和橋梁狀態(tài)診斷儀器以及航天器。傳感器使用無鉛鈮酸鋰（LiNbO3）晶體。研究成果發(fā)表在《Sensors》雜志上。

鈮酸鋰晶體比振動傳感器制造商目前使用的鋯—鈦酸鉛陶瓷穩(wěn)定得多。振動傳感器的工作原理基于壓電效應——壓電元件在施加振動時變形并發(fā)出報警信號。到目前為止，傳感器制造商在使用鋯—鈦酸鉛陶瓷基的壓電元件時遇到了許多問題，這種壓電元件毒性極大并且在溫度變化時失去靈敏度。研究人員認為，現(xiàn)在所有這些問題都得到了徹底解決，因為鈮酸鋰不像鋯—鈦酸鉛陶瓷含有細顆粒。此外，鈮酸鋰的性能在寬溫度范圍內都很穩(wěn)定。（科技部）

新型混合電容器研究取得系列進展

中國科學院蘭州化學物理研究所清潔能源化學與材料實驗室研究員閻興斌團隊一直致力于新型碳材料與儲能器件研究，發(fā)展了一系列雙碳高性能新型金屬離子混合電容器。

研究人員利用熱固相燒結一步制備了三維網絡碳材料，獲得了網絡碳材料關鍵制備技術；并進一步采用化學活化技術制備了具有優(yōu)異電容特性的多孔三維網絡碳材料（正極材料）。利用雙碳體系電極材料電化學特性穩(wěn)定、導電性優(yōu)異且與電解液匹配性好等特點，通過優(yōu)化正負極活性材料質量和動力學匹配特性，最終構筑了兼具高能量密度和功率密度且循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)異的雙碳鈉離子混合電容器。（中國科學院）

穩(wěn)態(tài)強磁場裝置助力發(fā)現(xiàn)超高電導率材料

復旦大學物理系教授修發(fā)賢領銜的研究團隊在砷化鈮納米帶中觀測到其表面態(tài)具有超高電導率，這也是目前二維非超導體系中的最高電導率，其低電子散射幾率的機制源自外爾半金屬特有的費米弧結構。

為了進一步確認導致砷化鈮納米帶具有超高電導率的原因，中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心副研究員張警蕾等人利用穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置，系統(tǒng)地研究了砷化鈮納米帶的量子振蕩。得益于較高的測試磁場（最高使用場為32T），研究團隊觀測到一系列由費米弧表面態(tài)構成的量子振蕩。通過對這些量子振蕩分析，研究人員發(fā)現(xiàn)砷化鈮中的這種費米弧表面態(tài)具備低散射率的特性，即使在較高電子濃度的情況下，體系仍然保持低散射幾率。這些實驗結果證明了砷化鈮超高導電的機制源自外爾半金屬特有的費米弧結構。值得指出的是，和常規(guī)的量子現(xiàn)象不同，費米弧這一特性即使在室溫仍然有效。

這一發(fā)現(xiàn)為材料科學尋找高性能導體提供了一個可行思路。利用這種特殊的電子結構，可以在提高電子數(shù)量的同時，降低電子散射，從而實現(xiàn)優(yōu)異的導電特性，這在降低電子器件能耗等方面有潛在應用。（中國科學院）

更小更強的光子芯片取得理論突破

南京理工大學蔣立勇教授團隊提出一種新方法，實現(xiàn)了表面等離激元空間編碼功能，從理論上為多功能、多自由度調控的光子芯片的應用開發(fā)助力，讓人們距離光子芯片更近一步。蔣立勇介紹，在尺寸更小的芯片上通過全光調控加載更多的功能，擁有更大的存儲密度及更高的運行效率，是芯片發(fā)展的趨勢。但要將光子芯片由概念變?yōu)楝F(xiàn)實，仍有許多理論與技術難關亟待突破，如半導體集成工藝兼容性以及光子的多功能、多自由度調控等。

與電子調控類似，人們可以通過精確調控光子行為讓光實現(xiàn)數(shù)據的存儲與運算，目前主流的調控方法之一是全光相干調控。其以相干完美吸收效應為理論基礎，采用“面外”對稱入射進行相干調控，但受制于這一理論基礎固有的局限性，全光相干調控的模式選擇性、空間選擇性及集成性等性能指標有所欠缺。

蔣立勇團隊另辟蹊徑，以表面等離激元模式相干機理為理論基礎，創(chuàng)新性地提出了“面內”全光相干調控方法，該方法突破了“面外”全光相干調控方法的機理限制，具有獨特的模式選擇性和空間選擇性，更有利于芯片集成。（科技日報）

我國科學家研發(fā)出準確預言具有拓撲性質材料的新方法

尋找新型拓撲量子材料，是國際上凝聚態(tài)物理研究中的重大挑戰(zhàn)之一。晶體結構和電子結構的復雜性，使得在直接實驗中測量材料的拓撲性質十分困難。

在國家重點研發(fā)計劃“量子調控與量子信息”重點專項的支持下，中國科學院物理研究所方辰、翁紅明、方忠課題組，與南京大學物理學院萬賢綱課題組，各自獨立研發(fā)出自動計算材料拓撲性質的方法。利用該方法，找到了數(shù)千種新的拓撲材料，十幾倍于前人在十年間找到的拓撲材料數(shù)目總和。新方法的特點是將復雜的能帶拓撲性質的計算，化簡為能帶的高對稱點的不可約表示的計算。后者則可以通過一個全自動化的流程，在“第一性原理”的材料計算中得以實現(xiàn)。任何材料經過上述流程，都會被貼上一個“拓撲標簽”，上面寫明了它是否具有、以及具有哪些拓撲性質。大批拓撲量子材料在理論上的發(fā)現(xiàn)，改變了拓撲量子材料這一研究方向的研究范式，并給未來的實驗研究提供了很多線索和機會。（科技部）

中科鋼研碳化硅項目今年投產

中科鋼研碳化硅項目總投資10億元，主要生產高品質、大規(guī)格碳化硅晶體襯底片。項目全部達產后，可實現(xiàn)年產5萬片4英寸碳化硅晶體襯底片，5 000片4英寸高純度半絕緣型碳化硅晶體襯底片。（中國半導體行業(yè)協(xié)會）

國內首家氮化鎵襯底晶片批量供應商落地山東

山東大學氮化鎵單晶襯底項目是山東加睿晶欣新材料股份有限公司與山東大學進行產學研合作建設，項目總投資15億元，建設涵蓋生產車間、研發(fā)中心、檢測等全系列產業(yè)鏈的標準化園區(qū)。一期購置晶體生長爐、大型多線切割機、自動倒角機等先進設備266臺（套），形成長晶、切割、拋光、激光剝離等全鏈條生產線，年生產2英寸氮化鎵單晶襯底10萬片，預計每年實現(xiàn)銷售收入12億元，利稅3.7億元，項目建成后將徹底打破國外壟斷格局，成為國內首家氮化鎵襯底晶片批量供應商。（中國半導體行業(yè)協(xié)會）

山東天岳碳化硅功率半導體芯片項目開工

碳化硅功率半導體芯片及電動汽車模組研發(fā)與產業(yè)化項目是濟南2019年市級重點項目之一，據此前濟南市發(fā)改委公布的消息，該項目總投資65 000萬元。

該項目以硅烷和甲烷在氫氣和氬氣條件下制得碳化硅（SiC）襯底外延片后，經掩膜淀積、光刻、顯影、灰化、刻蝕和檢驗封裝等工序，生產SiCMOSFET晶體管，設計年生產規(guī)模為400萬只/年；以碳化硅外延材料為原料，經晶圓標記、離子注入、廠板淀積、歐姆接觸、肖特基電極、鈍化層制備等工序，生產SiC功率二極管，設計年生產規(guī)模為1 200萬只/年；以碳化硅芯片為原料，經焊接、清洗、鋁引線鍵合灌封硅凝膠等工序，生產碳化硅電動汽車驅動模塊，設計年生產規(guī)模為1萬只/年。（中國半導體行業(yè)協(xié)會）

中國電科成功制備4英寸氧化鎵單晶

中國電子科技集團公司第四十六研究所（簡稱“中國電科46所”）經過多年氧化鎵晶體生長技術探索，通過改進熱場結構、優(yōu)化生長氣氛和晶體生長工藝，有效解決了晶體生長過程中原料分解、多晶形成、晶體開裂等問題，采用導模法成功制備出高質量的4英寸氧化鎵單晶。由于氧化鎵屬于單斜晶系，具有高熔點、高溫分解以及易開裂的特性，因此大尺寸氧化鎵單晶制備極為困難。中國電科46所制備的氧化鎵單晶的寬度接近100mm，總長度達到250mm，可加工出4英寸晶圓、3英寸晶圓和2英寸晶圓。經測試，晶體具有很好的結晶質量，將為國內相關器件的研制提供有力支撐。（中國半導體行業(yè)協(xié)會）

中晶（嘉興）半導體打破日德半導體壟斷

中晶（嘉興）半導體有限公司年產480萬片12英寸硅片項目位于浙江省嘉興科技城。項目將新建拉晶廠房、拋光打磨廠房、綜合樓等，購置硅片晶體檢測及分析、拉晶爐、切磨拋光、清洗等生產檢測設備，總投資60.2億元，建設單位為中晶（嘉興）半導體有限公司，建設工期為2019—2024年，2019年計劃投資10億元。該項目投產后將形成年產480萬片12英寸硅片產能，年銷售額可達35億元，實現(xiàn)納稅約2.8億元，全面提升嘉興市集成電路產業(yè)規(guī)模、推進數(shù)字經濟強市建設外。這一項目將打破德國、日本12英寸硅片材料生產壟斷地位。（中國電子材料行業(yè)協(xié)會）

銀和半導體集成電路大硅片項目7月試投產

截至目前，銀和半導體集成電路大硅片二期項目所有土建工程全部結束，正在對車間內的地平、內裝進行改造。前期30臺8英寸拉晶爐設備，預計安裝時間在3月15日以后，7月份之前，所有設備安裝調試完畢，總體安裝8英寸、12英寸拉晶爐共70臺。計劃7月試投產。今年，一期項目滿產，設計產能8英寸半導體單晶硅片120萬/片；二期項目今年預計產能達到60%?！?月27日，銀和半導體科技有限公司行政部部長董文強介紹說。這標志著“中國芯”向高端領域進一步延伸。（中國電子材料行業(yè)協(xié)會）