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目前在工業上廣泛采用的CVD技術制備硅膜，工藝和設備復雜，成本高，且在安全和環保環節上投入巨大。我們在國內首創出了微晶硅薄膜的PVD法沉積工藝，在溫度低于300度的條件下，在單晶硅片和普通玻璃片上制備出不同結晶度的微晶硅薄膜和納米結構硅薄膜，可以得到具有高度<111>方向取向生長的微晶硅薄膜，并實現了控制工藝的穩定性和可重復性。利用磁控濺射技術成功實現微晶硅薄膜的制備是一項重大突破，從根本上克服了現有技術的缺點，具有綠色、高效、簡單等優點。目前需要合作伙伴，把該實驗室技術放大到工業規模。

集成電路是微電子技術的核心，與國防和國民經濟現代化, 乃至人們的文化生活都息息相關。集成電路由芯片和框架經封裝而成, 其中框架既是骨架又是半導體芯片與外界的聯接電路, 是芯片的散熱通道, 又是連結電路板的橋梁, 因此框架在集成電路器件和各組裝程序中占有極其重要的地位，目前，由于集成電路向高密度, 高集成化方向發展, 芯片的散熱問題已成為突出矛盾。集成電路大規模和超大規模的迅速推進，對集成電路框架及材料提出了高、精、尖、短、小、輕、薄的要求，過去廣泛使用的鐵鎳42合金已不能滿足要求。而銅合金框架材料, 利用銅合金優良的傳熱性能, 加入少量強化元素, 通過固溶強化和彌散強化提高其強度, 同時僅稍微損失導熱性能。目前，銅合金框架已成為主體，形成了中強中導、高強中導、高強高導合金系列。以前，由于在合金的熔煉工藝、軋制和熱處理工藝以及板型控制等關鍵技術與國外先進水平有較大差距，我國所使用的大規模集成電路引線框架材料長期以來都是依靠進口。目前，本課題組通過一系列研究，開發了具有自主知識產權的Cu-Ni-Si系合金，并實現了Cu-Fe-P 系合金銅帶和異型帶的國產化大規模生產。 一、Cu-Ni-Si系銅合金主要性能指標 1.抗拉強度σb：650～750MPa； 2.延伸率>8%； 3.導電率：45～60%IACS。 二、Cu-Fe-P系銅合金主要性能指標 1.抗拉強度σb：450～600MPa； 2.延伸率>7%； 3.導電率：60～80%IACS。

集成電路是微電子技術的核心，與國防和國民經濟現代化，乃至人們的文化生活都息息相關。集成電路由芯片和框架經封裝而成，其中框架既是骨架又是半導體芯片與外界的聯接電路，是芯片的散熱通道，又是連結電路板的橋梁，因此框架在集成電路器件和各組裝程序中占有極其重要的地位，目前，由于集成電路向高密度，高集成化方向發展，芯片的散熱問題已成為突出矛盾。集成電路大規模和超大規模的迅速推進，對集成電路框架及材料提出了高、精、尖、短、小、輕、薄的要求，過去廣泛使用的鐵鎳42合金已不能滿足要求。而銅合金框架材料，利用銅合金優良的傳熱性能，加入少量強化元素，通過固溶強化和彌散強化提高其強度，同時僅稍微損失導熱性能。目前，銅合金框架已成為主體，形成了中強中導、高強中導、高強高導合金系列。以前，由于在合金的熔煉工藝、軋制和熱處理工藝以及板型控制等關鍵技術與國外先進水平有較大差距，我國所使用的大規模集成電路引線框架材料長期以來都是依靠進口。目前，本課題組通過一系列研究，開發了具有自主知識產權的Cu-Ni-Si系合金，并實現了Cu-Fe-P 系合金銅帶和異型帶的國產化大規模生產。

太陽能電池的光電轉換效率是評判太陽能電池性能的重要參數之一，在國外實驗室 最高轉換效率已達 24.8%，而國內最高為 19.79%。為了改善太陽能電池的性能，必須提 高太陽能電池的轉換效率。而太陽能電池轉換效率損失的主要原因是由于表面上的光反 射作用，太陽光不能全部都入射到太陽電池中去，導致電子一空穴對的產生率不高。減 少反射就成為增加太陽能電池光電轉換效率的重要途徑。 同濟大學研究了在太陽能電池光電板外制備減反射涂層來增加太陽能轉化效率的方 法。減反射薄膜的鍍制是相關課題組納米多孔材料應用的主要方向之一，具有近十年的 技術積累，相關的成果已被用于國家的激光武器。基于以上基礎及優勢，通過涂布二氧 化硅減反射膜，可使電池總體光電轉換效率明顯提高。 

項目簡介： 銻化銦薄膜型霍爾元件主要用于直流無刷電機，大量應用于電腦 的電源風扇，CPU 風扇，打印機，電動自行車等所用的微型直流無刷 馬達。具有靈敏度高，使用壽命長，可靠性高，體積小，重量輕，功 耗小，頻率高，耐震動，耐灰塵、油污、水汽和鹽霧等各種污染或腐 蝕的優點。 項目特色： 制備溫度低，能源消耗低，環境污染極小，易于大規模生產，制 造成本低，投資小的優點。 

項目成果/簡介:銻化銦薄膜型霍爾元件主要用于直流無刷電機，大量應用于電腦的電源風扇，CPU 風扇，打印機，電動自行車等所用的微型直流無刷馬達。具有靈敏度高，使用壽命長，可靠性高，體積小，重量輕，功耗小，頻率高，耐震動，耐灰塵、油污、水汽和鹽霧等各種污染或腐蝕的優點。應用范圍:目前只有日本旭化成和韓國三星可以生產薄膜型銻化銦霍爾元件芯片，國內無芯片生產技術。國內市場約 50 億人民幣，具有市場廣，競爭少的優點。 南開大學開發的芯片制造技術，原材料成本便宜 30%左右，具有很強的市場競爭力和投資價值。效益分析:制備溫度低，能源消耗低，環境污染極小，易于大規模生產，制造成本低，投資小的優點。

銻化銦薄膜型霍爾元件主要用于直流無刷電機，大量應用于電腦的電源風扇，CPU 風扇，打印機，電動自行車等所用的微型直流無刷馬達。具有靈敏度高，使用壽命長，可靠性高，體積小，重量輕，功耗小，頻率高，耐震動，耐灰塵、油污、水汽和鹽霧等各種污染或腐蝕的優點。

通過簡單封裝和熱退火，制備出穩定富含氫的IGZO 晶體管，其晶體管電學性能、穩定性都獲得大大提高。制備方法較簡單且重復性高，即用氮化硅薄膜封裝，再通過熱擴散將氮化硅內氫元素擴散至InGaZnO薄膜內。摻氫后的晶體管，其開態電流和開關比都獲得了數量級的提升（約40倍），而且閾值電壓沒有太大變化。而對應提取出的場效應遷移率則出現異常，大于300 cm2/(V·s)，遠高于未經處理的對照樣品。然后結合二次離子質譜儀（SIMS）和X射線光電子能譜分析（XPS）表征，發現薄膜內不但氫濃度提升了約一個數量級，而且氧空位缺陷態也大大減少了，而自由電子濃度則相應顯著增加。?研究還指出，該工作模式在長溝道晶體管中效果尤為顯著，而在短溝道器件中則受到明顯局限。該工作揭示了氫在氧化物半導體中的穩定存在方式和對導電性能的關鍵作用，為提升長溝道晶體管的電流驅動能力提供了一種新的器件工作模式，并對高遷移率薄膜晶體管的驗證和分析提供了普適性的理論依據和實驗方法。

硅芯片是當代信息技術的核心，當前正向“深度摩爾”（More Moore）和“超越摩爾”（More than Moore）兩個方向發展。物聯網（IoT）應用是“超越摩爾”技術路線中相當重要的一環，需要數量巨大的集成電路芯片來分析處理來自外部傳感器件的海量信號。目前，大多數傳感信號采集器件和信號處理單元均為分離設計，將在整體上產生更大功耗并占據更大的空間。由此，復旦大學材料科學系教授梅永豐課題組提出了將信號檢測和分析功能集成于同一個芯片器件中的全新概念。作為演示，研究團隊將單晶硅薄膜柔性光電晶體管與智能薄膜材料相結合和組裝，構造了對不同環境變量進行檢測和分析的柔性硅芯片傳感器及其系統。這一思路不僅具有優異的可擴展性，還可與當前集成電路先進制造工藝相兼容。5月2日，相關研究結果以《面向智能數字灰塵的硅納米薄膜光電晶體管多功能集成傳感器研究》（“Silicon Nanomembrane Phototransistor Flipped with Multifunctional Sensors towards Smart Digital Dust”）為題發表在《科學進展》（Science Advances）上。研究團隊從器件的傳感機理入手，利用柔性薄膜組裝集成芯片傳感器，實現了多種環境參數探測功能的集成。圖1：(A) 器件主要功能層示意圖；(B) 貼附于曲面上的柔性傳感器件陣列；(C) 智能傳感器件功能區的光學顯微照片；(D)用于濕度傳感的集成系統構造圖；(E) 氫氣通入前后參比器件與檢測器件的電流變化，紅色為參比電流，藍色為檢測電流。智能材料在環境刺激中可以發生折射率、顏色、晶體結構等方面的光學性質變化，但一般需要光譜設備或比色卡才能進行比對。而翻轉的硅薄膜光電晶體管由于沒有柵極金屬阻擋功能區域的光信號吸收，可以更容易獲得高靈敏的傳感特性。利用這一點，研究團隊將多種智能薄膜材料貼合在器件功能區，智能材料內部物理性質變化引起了微小光學性能改變，從而表現在輸出的光電流上，因此可以在同一個芯片上實現對多種不同信號的同時檢測。圖1A展示了傳感器件典型的功能層結構，頂層的智能薄膜材料對環境刺激發生響應，進而改變下方硅單晶薄膜光電晶體管的輸出信號。具有2微米厚的熱氧化二氧化硅層則作為光電晶體管的封裝，對下方器件進行保護。硅薄膜光電晶體管完全由晶圓級先進集成電路工藝方法制備而成，結合了傳統硅基光電子器件的高性能和硅納米薄膜超薄厚度下的優良柔性。圖1B是貼附于半徑僅為2毫米直徑玻璃管上的柔性器件陣列，表現出良好的彎曲性能。圖1C是單個器件功能區域的特寫，在藍色虛框部分集成不同智能材料即可實現對不同環境信號的檢測。圖1D是具有完備傳感與數據處理功能的柔性系統合成圖，包括傳感與參比器件、邏輯與存儲單元、信號放大器和電源。研究團隊利用該系統實現了對環境中濕度的實時、快速檢測，演示的信號為依次減小的三個濕度脈沖。整個過程中直接對環境變化做出響應的信號，即參比器件與傳感器件輸出電流隨時間的變化如圖1E中所示。當環境發生變化（如圖所示通入氫氣），傳感器件的輸出電流大幅增加，而參比電流保持平穩，再利用差分電路處理，即可給出所檢測的環境參數的值。研究團隊開發了將智能材料與光電傳感結合的新穎傳感機制，并將傳感模塊與后續信號處理等模塊集成在一起，展示了其在氣體濃度、濕度、溫度等多種環境參數檢測方面的能力，已經初步具備了未來的“智能數字灰塵”的雛形。該策略也可以應用于其他的數字傳感系統，在后摩爾時代中將具有巨大的應用潛力。論文主要由李恭謹博士，博士研究生馬喆和尤淳瑜合作完成，并獲得韓國延世大學Taeyoon Lee教授和中科院微系統所狄增峰研究員的合作支持。該工作得到國家自然科學基金委、上海市科委、復旦大學和專用集成電路與系統國家重點實驗室等大力支持。