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铌酸锂晶体铁电畴调控及器件应用研究进展

无机盐工业 2024年第6期56卷 1-13页

作者：陈宇能陈昆峰薛冬峰山东大学新一代半导体材料研究院晶体材料国家重点实验室山东济南250100 电子科技大学(深圳)高等研究院广东深圳518110

铌酸锂是一种多功能晶体,具有压电、铁电、热释电、电光、声光、光弹、非线性等物理性质。随着铌酸锂铁电畴工程的不断进步和铌酸锂单晶薄膜技术的发展,铌酸锂的诸多优异性能已被开发出来,广泛应用于光波导、电光调制器、非线性光学、... 详细信息

铌酸锂是一种多功能晶体,具有压电、铁电、热释电、电光、声光、光弹、非线性等物理性质。随着铌酸锂铁电畴工程的不断进步和铌酸锂单晶薄膜技术的发展,铌酸锂的诸多优异性能已被开发出来,广泛应用于光波导、电光调制器、非线性光学、量子器件等领域,未来在光子学方面的广泛应用可能形成“铌酸锂谷”时代。着重介绍了铌酸锂的畴反转方法、生长机制、畴结构表征手段、铁电畴工程的应用,以及铌酸锂薄膜器件如光波导、电光器件、量子器件的最新研究进展。伴随着铌酸锂从“体块”走向“薄膜”,结合微加工技术使铌酸锂的应用领域从独立器件向小型多器件集成芯片转变,铌酸锂铁电畴工程在构建小型全集成芯片过程中将具有更重要的作用。

关键词：铌酸锂铁电体畴反转电光应用量子器件

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铱衬底上金刚石外延形核与生长:第一性原理计算

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无机材料学报 2024年第4期39卷 416-422页

作者：王伟华张磊宁丁峰代兵韩杰才朱嘉琦贾怡杨宇中国航天科技创新研究院北京100176 北京理工大学化学与化工学院北京102488 中国科学院深圳先进技术研究院碳中和所/材料所深圳518055 哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国家级重点实验室哈尔滨150001 北京控制工程研究所北京100190

异质外延为金刚石晶圆合成提供了一个有效的实现路径,而Ir衬底上金刚石形核生长技术经过20多年的发展已经有能力制备最大直径为3.5英寸的晶体,开启了金刚石作为终极半导体在电子信息产业应用的大门。然而,表面形核、偏压技术窗口、金刚... 详细信息

异质外延为金刚石晶圆合成提供了一个有效的实现路径,而Ir衬底上金刚石形核生长技术经过20多年的发展已经有能力制备最大直径为3.5英寸的晶体,开启了金刚石作为终极半导体在电子信息产业应用的大门。然而,表面形核、偏压技术窗口、金刚石外延生长等一系列发生在异质衬底上的问题都需要从生长热力学的角度给予解释。本研究针对化学气相沉积气氛中金刚石如何实现外延形核与生长这一关键问题,利用第一性原理计算从原子尺度对金刚石形核生长过程展开了系列探究。研究结果如下:C原子在Ir衬底表面位点吸附比在体相位点吸附更稳定,表明无偏压条件下金刚石形核只能在衬底表面发生;离子轰击作用下非晶氢化碳层中sp3杂化C原子个数随着离子动能的增加呈现先增大后减小的变化规律,证实了金刚石高密度形核存在一定的离子动能与偏压大小窗口;金刚石沿着Ir衬底外延生长时界面结合能最低(约为–0.58 eV/C),意味着界面结合能是决定外延形核生长的主要热力学因素。本研究阐明了偏压辅助离子轰击促进金刚石单晶外延生长的热力学机制,对于指导金刚石及其他碳基半导体生长具有重要意义。

关键词：金刚石异质外延形核生长第一性原理结合能

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中国第三代半导体产业发展研究

科技广场 2024年第2期 19-25页

作者：张倩北京市科学技术研究院北京100089

第三代半导体广泛应用于照明、电力电子、新一代移动通信、新能源等领域,其基础性强、战略意义重大。我国第三代半导体产业链已经基本完备,市场规模逐年快速增长,且第三代半导体技术在专利布局方面也具备优势,与国际领先水平的差距不断... 详细信息

第三代半导体广泛应用于照明、电力电子、新一代移动通信、新能源等领域,其基础性强、战略意义重大。我国第三代半导体产业链已经基本完备,市场规模逐年快速增长,且第三代半导体技术在专利布局方面也具备优势,与国际领先水平的差距不断缩小。本文对中国第三代半导体产业和技术发展现状以及发展趋势进行研判与分析,针对第三代半导体技术发展出现的问题,提出未来中国第三代半导体技术发展的思路与建议。

关键词：第三代半导体技术碳化硅氮化镓发展对策

高效率高功率976 nm半导体激光芯片设计与制备

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中国激光 2024年第7期51卷 211-216页

作者：付鹏张艳春赵涛赵勇明唐松李颖韩沈丹广东先导院科技有限公司广东广州510535 度亘核芯光电技术(苏州)有限公司江苏苏州215124

976 nm高功率半导体激光芯片是光纤激光器的核心部件,具有极为重要的产业价值。报道了课题组在高效率高功率半导体激光芯片的设计、制作与测试方面的研究成果。为了最大限度地提高器件的功率转换效率,同时满足苛刻的寿命要求,在设计上... 详细信息

976 nm高功率半导体激光芯片是光纤激光器的核心部件,具有极为重要的产业价值。报道了课题组在高效率高功率半导体激光芯片的设计、制作与测试方面的研究成果。为了最大限度地提高器件的功率转换效率,同时满足苛刻的寿命要求,在设计上采用双非对称大光腔波导结构,同时对量子阱结构、波导结构、掺杂以及器件结构进行了优化;在外延生长方面,系统地优化了生长工艺参数,确保了外延材料具有极高的内量子效率及低内损耗。大量测试表明:所制作的器件(腔长为5 mm、发光条宽为200μm的芯片)在室温、连续波(CW)测试条件下,阈值电流约为1 A,斜率效率为1.14 W/A;当电流为9 A时,最高功率转换效率高达72.4%;当电流为30 A时,输出功率达到29.4 W,功率转换效率为61.3%;对应于95%光场能量的水平远场发散角低至8.7°。上述参数性能已经达到了国际同类产品的先进水平。

关键词：激光器半导体激光芯片高功率转换效率高功率低水平远场发散角 976 nm

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内嵌NPN结构的高维持电压可控硅器件

电子与封装 2024年第7期 79-83页

作者：陈泓全齐钊王卓赵菲乔明电子科技大学集成电路科学与工程学院(示范性微电子学院) 电子科技大学重庆微电子产业技术研究院电子科技大学广东电子信息工程研究院

针对传统可控硅（SCR）器件触发电压高、维持电压低、闩锁风险大等问题，提出了一种内嵌NPN结构的高维持电压SCR器件。维持电压由传统器件的1.2 V增大到10.3 V。与传统结构相比，该新型SCR结构体内存在2条电流路径，通过嵌入的NPN电流... 详细信息

针对传统可控硅（SCR）器件触发电压高、维持电压低、闩锁风险大等问题，提出了一种内嵌NPN结构的高维持电压SCR器件。维持电压由传统器件的1.2 V增大到10.3 V。与传统结构相比，该新型SCR结构体内存在2条电流路径，通过嵌入的NPN电流路径延缓了器件中寄生PNP管的开启过程，抑制了SCR结构里NPN管与PNP管的正反馈过程，使得SCR电流路径在电流较大时才能完全开启，从而达到提高维持电压的目的。基于半导体器件仿真软件，模拟了器件在直流下的电学特性，分析其工作机理并讨论了关键器件参数对其电学特性的影响。

关键词：内嵌NPN结构静电放电维持电压 SCR

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超宽禁带半导体氧化镓材料的专利分析

河南科技 2024年第10期51卷 134-138页

作者：崔颜军闫春光宁平凡牛萍娟李明佳孟宇陆李雄杰天津工业大学电子与信息工程学院天津300387 大功率半导体照明应用系统教育部工程研究中心天津300387 天津光电星球科技发展有限公司天津300111

【目的】氧化镓是一种超宽禁带半导体,具有耐高压、耐高温、功率大、抗辐照等特性,极有可能在未来成为高功率、大电压应用领域的主导者,在全球科研与产业界引起了广泛重视。从专利角度对氧化镓材料进行分析,为相关产业的发展和专利布局... 详细信息

【目的】氧化镓是一种超宽禁带半导体,具有耐高压、耐高温、功率大、抗辐照等特性,极有可能在未来成为高功率、大电压应用领域的主导者,在全球科研与产业界引起了广泛重视。从专利角度对氧化镓材料进行分析,为相关产业的发展和专利布局提供参考。【方法】基于全球相关专利数据,从专利申请趋势、专利权人排名、技术来源国、技术领域IPC分类等维度对氧化镓材料进行分析。【结结果果】揭示了氧化镓在不同国家/地区的竞争态势、技术实力及我国与国际先进水平的差距。【结论】氧化镓材料的研究主要集中在半导体器件及晶体生长方面,国内相关研究起步晚,但发展迅速。

关键词：超宽禁带半导体专利分析氧化镓技术发展晶体生长

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美国国防部“可信代工厂”项目20年发展回顾

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科技管理研究 2024年第8期44卷 127-136页

作者：张倩班雪娇贾邦奇工业和信息化部电子第五研究所元器件与材料研究部(院) 广东广州511300

美国国家安全局与国防部为确保本土微电子制造能力的可信性与安全性,自2004年起共同出资启动“可信代工厂”(TF)项目,旨在构建覆盖微电子器件和部分光电子器件研发与生产全链条的可信认证供应商体系。随着近年来美国唯一获认证的先进制... 详细信息

美国国家安全局与国防部为确保本土微电子制造能力的可信性与安全性,自2004年起共同出资启动“可信代工厂”(TF)项目,旨在构建覆盖微电子器件和部分光电子器件研发与生产全链条的可信认证供应商体系。随着近年来美国唯一获认证的先进制造能力被外资收购,美国国防部加强了可信战略部署,使TF项目聚焦于先进制造能力的突围。在当前一国制造能力建设最大限度利用商业制造设施、知识产权,依托甚至依赖商用能力已成为不可阻挡趋势的背景下,深入探讨TF项目20年来的发展历程、管理与服务模式、制造能力的演变,以及经费投入与使用情况,从中汲取经验,为中国加强自主创新、优化产业布局,提升微电子产业的国际竞争力提供参考。研究发现,TF项目由可信获取项目办公室总负责,主要服务美国情报机构和国防部,经历了提出需求、启动项目、平稳运行、应对意外和回归初心5个阶段,在打通商业渠道满足军需方面发挥了重要作用,提升了美国微电子制造的技术水平,还确保了美国供应链的安全可靠,已成为美国可信微电子战略的一部分。据此,得出布局自主可控先进制造能力和提升现有产线工艺与运营能力等对中国发展半导体先进制造能力的启示。

关键词：可信代工厂可信认证供应商美国国防微电子中心微电子制造能力半导体制造能力供应链安全

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海洋城市战略与空间规划前瞻

南方建筑 2024年第5期 1-13页

作者：王世福王兴平马向明陈天王建军文超祥郑斌赵渺希程遥邓昭华郭海刘铮华南理工大学建筑学院、亚热带建筑与城市科学全国重点实验室东南大学中国特色社会主义发展研究院、东南大学建筑学院广东省城乡规划设计研究院有限责任公司天津大学建筑学院广州市城市规划勘测设计研究院厦门大学建筑与土木工程学院中交第四航务工程勘察设计院有限公司同济大学建筑与城市规划学院华南理工大学公共政策研究院

党的十八大报告明确提出“建设海洋强国”的战略目标,要求提高海洋资源开发能力,发展海洋经济,保护海洋生态环境,坚决维护国家海洋权益。2023年10月13日,王世福教授作为国家社科基金重大研究专项首席专家以“建设海洋强国的战略支点与... 详细信息

党的十八大报告明确提出“建设海洋强国”的战略目标,要求提高海洋资源开发能力,发展海洋经济,保护海洋生态环境,坚决维护国家海洋权益。2023年10月13日,王世福教授作为国家社科基金重大研究专项首席专家以“建设海洋强国的战略支点与制度创新”为主题组织第十二届“设计城市”圆桌研讨会,并邀请来自规划、海洋、国际关系等多个领域的专家,共同探讨海洋城市在海洋命运共同体中的战略支点作用以及空间规划创新需要。在凝练与会嘉宾观点的基础上,进一步以笔谈形式邀请相关领域专家围绕“海洋城市战略与空间规划”进行论述,期望为未来海洋城市规划与建设提供有益参考。王世福认为对于我国海洋城市建设而言,立足港城关系的规划和注重海陆统筹的战略,有助于在全局视角上认识和响应从港口大国到海洋强国的战略跃升。王兴平等提出建设海洋城市组群是内陆城市经略海洋的重要方式,港口城市与腹地陆域中心城市可通过交通设施网络、多种“流要素”、区域涉海功能与跨界协同治理四个维度的一体化措施构建联系密切且分工合理的海洋功能圈。马向明认为海洋城市战略不应仅局限于海洋资源的开发利用,更应从促进海陆文明交流融合的视角出发,积极应对海洋生态挑战,大力发展文化交流和综合创新功能。海洋城市空间规划应强调陆海功能协调性,从而保证海洋城市健康发展。陈天结合海洋城市所面临的可持续发展问题,从海岸生态系统保护的统筹与修复、沿海城市防灾韧性体系构建和基于气候适应性的沿海城市品质提升三方面,提出沿海高密度城市防灾韧性建设与空间品质提升实施路径。王建军系统论述目前海洋城市战略推进过程中存在的痛点和堵点,并从四个层次梳理当前海洋城市战略核心要解决的问题,即开展陆海资源全要素综合调查与评价、构建陆海统筹的海洋城市发展格局、做好向海而强的资源要素保障以及在更广阔的深远海深度参与全球海洋治理。文超祥等以海洋中心城市作为海洋强国的战略支点,提出科学谋划境内外海洋中心城市的战略布局,并结合我国沿海各省市开展的海岸带空间规划实践总结出:处理好陆域与海域关系、协调好城市与区域发展关系、谋划好陆海发展的战略空间。郑斌认为粤港澳大湾区建设世界级新港城对推动大湾区海洋城市发展具有积极意义,并提出在设施建设、制度建设和推动港口与产业融合发展三方面推进大湾区新港城建设,实现海洋城市的国际化和全球化发展。赵渺希认为随着全球经济的区域化趋势日渐发展,应把握全球供应链、价值链的近岸化趋势,拓展新发展格局下沿海地区高水平对外开放的规划原理,并进一步围绕粤港澳大湾区建设,提出厘清大湾区的全球网络链接机制、解析大湾区区域网络协同机制、大湾区双循环网络发展的规划响应。程遥认为陆海统筹规划是一个全域全要素统筹的系统问题,且最终将落实到陆域的功能与设施规划建设上。陆海统筹导向的国土空间规划在陆海域、邻域、海岸带三个层面对应的规划层次、内容、深度应该是差异化的,并且海域应建立相较陆域更系统的跨界规划管控体系和更严格的传导体系。邓昭华提出中国特色海洋强国的建设,可施行“以陆促港”策略,从“港产联动”以固港、“两丝枢纽”以稳港、集聚资源以强港三方面拓展港口腹地纵深,助力港口实现其陆域的现代化,并通过技术输出助力当地工业化与扩大港群布局稳固其腹地根基。郭海认为我国应提出符合自身国情的海洋理论,以海洋作为中国维护国际社会和平稳定的重要手段,以海港作为中国发展海洋战略的重要抓手,并提出需处理好贸易与军事、国家利益与系统利益、外交功能与经贸功能之间的三对矛盾。刘铮认为海洋城市相关规划具有明显的创新型规划特征,提出应进一步开展海洋城市规划创新并实现对创新目标的制度安排,且需从连通性、支撑性、撬动性三方面思考规划创新的突破点,激活海洋城市战略支点作用。

关键词：海洋命运共同体海洋城市发展战略空间规划粤港澳大湾区

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连续工作7.5 W高功率氮化镓基蓝光激光器(特邀)

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光子学报 2022年第2期51卷 97-102页

作者：胡磊李德尧刘建平田爱琴王旦张涛吴思徐鹏杨辉中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米器件与应用重点实验室江苏苏州215123 广东中科半导体微纳制造技术研究院广东佛山528000

高功率氮化镓基蓝光激光器在激光显示、激光照明和材料加工等领域具有广泛的应用前景。通过优化GaN基蓝光激光器的封装结构,采用双面封装方式,将热阻降到6.7 K/W,特征温度T0提高到235 K。脊宽45μm、腔长1200μm双面封装蓝光激光器的阈... 详细信息

高功率氮化镓基蓝光激光器在激光显示、激光照明和材料加工等领域具有广泛的应用前景。通过优化GaN基蓝光激光器的封装结构,采用双面封装方式,将热阻降到6.7 K/W,特征温度T0提高到235 K。脊宽45μm、腔长1200μm双面封装蓝光激光器的阈值电流密度为1.1 kA/cm^(2),斜率效率为1.4 W/A,在6 A电流工作下,室温连续工作光输出功率达到了7.5 W。

关键词：激光器氮化镓双面封装热阻特征温度光输出功率