電子材料

英國(guó)研究人員發(fā)明世界首個(gè)仿生神經(jīng)元芯片

科學(xué)家們一直在研究制造更加類(lèi)似生物神經(jīng)元的芯片模型。但是在現(xiàn)代硅片上模擬天然構(gòu)造依然存在著一定缺陷。芯片雖然在處理某些計(jì)算任務(wù)時(shí)可能比任何人都要快數(shù)百萬(wàn)倍，但神經(jīng)元芯片的響應(yīng)活動(dòng)一旦與真實(shí)生物神經(jīng)元差之毫厘，最終執(zhí)行效果很可能將謬以千里。

英國(guó)巴斯大學(xué)物理系阿蘭·諾格里特教授團(tuán)隊(duì)與布里斯托大學(xué)、蘇黎世大學(xué)和奧克蘭大學(xué)等合作，設(shè)計(jì)了一種微電路模仿離子通道，可以以類(lèi)似生物神經(jīng)元的方式整合原始神經(jīng)刺激并做出響應(yīng)。之后，研究團(tuán)隊(duì)在硅芯片中再現(xiàn)了大鼠單個(gè)海馬神經(jīng)元和呼吸神經(jīng)元的活動(dòng)。通過(guò)60個(gè)電刺激方案，他們發(fā)現(xiàn)固態(tài)神經(jīng)元產(chǎn)生的電響應(yīng)，幾乎和生物神經(jīng)元一模一樣。研究人員表示，呼吸神經(jīng)元（比如他們建模的神經(jīng)元）耦合呼吸節(jié)律和心臟節(jié)律與呼吸性竇性心律不齊有關(guān)。他們認(rèn)為，一種像呼吸神經(jīng)元一樣適應(yīng)生物反饋的裝置或許可以在未來(lái)提供一種潛在的治療方法。（科學(xué)技術(shù)部）

東京大學(xué)研究組實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體薄膜印刷工藝突破

東京大學(xué)前沿科學(xué)研究所、材料創(chuàng)新研究中心等聯(lián)合研究小組宣布開(kāi)發(fā)出將可用于高性能有機(jī)晶體管的有機(jī)半導(dǎo)體超薄膜粘貼在各種表面的方法。

在食品級(jí)薄膜上制成的有機(jī)晶體管有機(jī)半導(dǎo)體能夠通過(guò)印刷發(fā)進(jìn)行低成本的批量生產(chǎn)，但由于在制作時(shí)對(duì)涂層的耐溶劑性和熱耐久性都有要求，實(shí)際操作過(guò)程中會(huì)受到很多制約。東大前沿科學(xué)研究所等研究小組的這次實(shí)驗(yàn)成功在保持有機(jī)半導(dǎo)體單晶膜結(jié)晶性的同時(shí)將其從基板上剝離，形成了僅有幾層分子厚度的超薄膜。通過(guò)這個(gè)原理，在常規(guī)印刷方式不兼容的基板上也能粘貼半導(dǎo)體膜了，用這種半導(dǎo)體膜制造出的場(chǎng)效應(yīng)晶體管實(shí)際使用時(shí)平均電荷遷移率能達(dá)到10cm2/Vs以上。這項(xiàng)研究方法使得制造先前難以實(shí)現(xiàn)的器件結(jié)構(gòu)成為可能，并可以用作未來(lái)工業(yè)應(yīng)用高性能有機(jī)半導(dǎo)體膜的制造。（中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)）

天水技術(shù)公司將研發(fā)基于新型材料的耐輻射太空芯片

半導(dǎo)體廠商天水技術(shù)公司近日宣布將獲得美國(guó)國(guó)防部1.7億美元經(jīng)費(fèi)，用以研發(fā)基于新型材料的耐輻射太空芯片，且體積更小、速度更快。該項(xiàng)目第一階段經(jīng)費(fèi)為8 000萬(wàn)美元，目標(biāo)是制造出可抗高輻射劑量的芯片，用于航天器、醫(yī)療設(shè)備或核沖突環(huán)境。芯片電氣連接材料是銅而非鋁，使得芯片最終尺寸小于目前90nm工藝加工的芯片。當(dāng)前，美國(guó)軍方積極介入國(guó)內(nèi)芯片供應(yīng)鏈條，利用商業(yè)公司研發(fā)孵化相關(guān)軍用技術(shù)。（中國(guó)航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院）

研華科技提供基于氮化鎵技術(shù)的軍用衛(wèi)星通信終端

位于加拿大蒙特利爾的研華科技（該公司制造衛(wèi)星、射頻設(shè)備以及微波寬帶通信系統(tǒng)）收到一個(gè)來(lái)自北約成員國(guó)的訂單，該訂單的價(jià)值超過(guò)200萬(wàn)美元，包括提供衛(wèi)星通信訂制1.2m以及2.4m衛(wèi)星通信的終端設(shè)備。

便攜式衛(wèi)星終端是一個(gè)整合的三重頻帶系統(tǒng)，該系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下能輕松地進(jìn)行部署與操作。三重頻帶系統(tǒng)建立在高效、加固耐用的三重頻帶1.2m與2.4m天線上，通過(guò)更換原料供給就能覆蓋X波段、Ku波段、Ka波段。該天線完全機(jī)動(dòng)化，配備了一個(gè)完整的衛(wèi)星搜索控制器。射頻部分包括研華科技以氮化鎵為基礎(chǔ)的技術(shù)所研發(fā)出的固態(tài)功率放大器/塊上變頻器，其X波段輸出功率最低為20W，最高為100W，Ku波段輸出功率最低為16W，最高為125W，Ka頻段輸出功率最低為10W，最高為40W。整個(gè)衛(wèi)星通訊終端都通過(guò)了最高性能測(cè)試且符合軍事要求。（國(guó)家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心）

原子層沉積技術(shù)提升3D硅集成微型電容器性能

芬蘭Picosun公司是全球領(lǐng)先的原子層沉積薄膜涂層解決方案供應(yīng)商，該公司原子層沉積技術(shù)所制造出來(lái)的硅集成、三維深溝道微電容器性能有著顯著提升。

Picosun公司原子層沉積設(shè)備用于將導(dǎo)電錫和絕緣介質(zhì)氧化鋁以及鋁酸鉿層的薄膜堆沉積到蝕刻在硅中長(zhǎng)寬比較高的溝槽中。采用了該技術(shù)的3D微型電容器就獲得了多達(dá)1μF/ mm2的面積電容，創(chuàng)下了這種電容器類(lèi)型在面積電容上的新記錄。此外，設(shè)備的功率與能量密度分別為566W/ cm2和1.7μWh/cm2，超過(guò)了大多數(shù)其他電容器的性能。此外，這種原子層沉積微型電容器的電壓以及耐熱性分別高達(dá)16V和100℃，可連續(xù)工作100h以上。

這些優(yōu)異的性能為3D微型電容器技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用鋪平了道路，進(jìn)一步提升了原子層沉積在現(xiàn)代半導(dǎo)體工業(yè)中的成熟地位。（國(guó)家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心）

美國(guó)普渡大學(xué)研制出具有存儲(chǔ)功能的晶體管

計(jì)算機(jī)芯片使用2個(gè)不同的設(shè)備來(lái)處理和存儲(chǔ)信息。如果工程師可以將這些設(shè)備組合成一個(gè)或放在一起，那么芯片上就會(huì)有更多的空間，從而使其更快，更強(qiáng)大。普渡大學(xué)的工程師已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種方法，使得用于處理信息的數(shù)百萬(wàn)個(gè)微型開(kāi)關(guān)（晶體管）可以作為一個(gè)器件將該信息存儲(chǔ)。該研究成果發(fā)表在《自然·電子》雜志上，它通過(guò)解決另一個(gè)問(wèn)題來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)：將晶體管與比大多數(shù)計(jì)算機(jī)中使用的性能更高的存儲(chǔ)技術(shù)相結(jié)合，稱為“鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）”。

普渡大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程學(xué)教授Peide Ye領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了如何克服硅與鐵電材料之間致命的敵對(duì)關(guān)系?！拔覀兪褂昧司哂需F電特性的半導(dǎo)體。這樣，兩種材料就變成一種材料，不必?fù)?dān)心界面問(wèn)題?！苯Y(jié)果就是所謂的鐵電半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其構(gòu)建方式與目前在計(jì)算機(jī)芯片上使用的晶體管相同。

普渡大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程博士后研究員孟維思（Mengwei Si）對(duì)該晶體管進(jìn)行了構(gòu)建和測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其性能可與現(xiàn)有的鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管相媲美，并且可以通過(guò)更優(yōu)化來(lái)超越它們。

這項(xiàng)研究在普渡發(fā)現(xiàn)公園比爾克納米技術(shù)中心進(jìn)行，并得到了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)、美國(guó)空軍科學(xué)研究辦公室、半導(dǎo)體研究公司、國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局和美國(guó)海軍研究辦公室資助。（國(guó)家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心）

新加坡太陽(yáng)能研究所開(kāi)發(fā)出大面積柔性近紅外發(fā)光二極管

近日，新加坡太陽(yáng)能研究所為可穿戴設(shè)備開(kāi)發(fā)出大面積、高效率的新型柔性近紅外發(fā)光二極管，其發(fā)光面積達(dá)900mm2，比傳統(tǒng)近紅外發(fā)光二極管高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。該柔性近紅外發(fā)光二極管基于鈣鈦礦材料，通過(guò)全新的器件結(jié)構(gòu)，使注入鈣鈦礦的電子和空穴（負(fù)電荷和正電荷）能夠得到精確的控制，并通過(guò)電子空穴復(fù)合高效率的生成光。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，該方法還能將大面積器件的重現(xiàn)性大幅提升。

空穴注入效率是影響器件性能的一個(gè)重要因素。通過(guò)使用低電離勢(shì)的有機(jī)半導(dǎo)體材料作為器件結(jié)構(gòu)的一部分，能夠改善空穴注入并實(shí)現(xiàn)電荷平衡。這使器件能夠以接近其理論極限的效率（外部量子效率為20%）發(fā)光，并額外減少了器件間的性能變化，從而使大面積器件得以實(shí)現(xiàn)。

特別是，該柔性近紅外發(fā)光二極管已經(jīng)被證明可以應(yīng)用于皮下深層組織照明，如可穿戴健康跟蹤設(shè)備。（工業(yè)和信息化部電子第一研究所）

美國(guó)推出首批導(dǎo)通電阻低于10mΩ的碳化硅場(chǎng)效應(yīng)晶體管產(chǎn)品

美國(guó)聯(lián)合碳化硅公司（UnitedSiC）宣布推出4款全新碳化硅場(chǎng)效應(yīng)晶體管產(chǎn)品UF3SC065007K4S、UF3SC120009K4S、UF3SC120016K3S和UF3SC120016K4S，其源漏極導(dǎo)通電阻值可低至7mΩ，并可提供前所未有的超高性能和效率，適用于電動(dòng)汽車(chē)逆變器、高功率DC/DC轉(zhuǎn)換器、大電流電池充電器和固態(tài)斷路器等高功率應(yīng)用。

新型碳化硅場(chǎng)效應(yīng)晶體管整合了第3代高性能碳化硅結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管和共源共柵優(yōu)化的硅基金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，這種電路配置能夠以常見(jiàn)的封裝形式創(chuàng)建更加快速、高效的器件，但柵極電壓驅(qū)動(dòng)仍與硅基絕緣柵雙極型晶體管、硅基金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管和碳化硅金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管相同。此外，為優(yōu)化高溫運(yùn)行性能，新產(chǎn)品還采用了燒結(jié)銀技術(shù)為T(mén)O247封裝提供低熱阻安裝。

新產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了同類(lèi)產(chǎn)品中最低的導(dǎo)通電阻值，所具備的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)特性和通用封裝意味著它們可以在各種應(yīng)用場(chǎng)景直接替代效率較低的器件，且只需極少或無(wú)需進(jìn)行額外的設(shè)計(jì)工作。（國(guó)家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心）

合肥研究院在有機(jī)半導(dǎo)體自旋傳輸研究中取得進(jìn)展

近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心研究人員在聚合物半導(dǎo)體的自旋流探測(cè)及其薄膜結(jié)構(gòu)-自旋傳輸性能關(guān)系研究中取得新進(jìn)展。

近年來(lái)，自旋泵浦激發(fā)和探測(cè)純自旋流（不伴隨凈電荷電流）由于能克服界面電導(dǎo)失配問(wèn)題，逐漸成為探索半導(dǎo)體材料本征自旋傳輸性質(zhì)的有力手段。

研究人員采用鐵磁共振（FMR）自旋泵浦技術(shù)結(jié)合逆自旋Hall效應(yīng)（ISHE）測(cè)量，研究了新型聚合物半導(dǎo)體PBDTTT—C—T的自旋極化傳輸特性。他們通過(guò)設(shè)計(jì)一種適合低噪聲電壓測(cè)量的樣品架，在“鎳鐵/聚合物/鉑”三明治結(jié)構(gòu)中探測(cè)到清晰的ISHE信號(hào)，通過(guò)測(cè)量ISHE電壓隨PBDTTT層厚度的變化，觀察到PBDTTT層中純自旋流傳輸和長(zhǎng)的自旋馳豫時(shí)間。

研究人員首次利用半導(dǎo)體/絕緣體聚合物共混薄膜作為自旋極化傳輸介質(zhì)，在低含量PBDTTT與絕緣的聚苯乙烯（PS）形成的共混薄膜中，仍能測(cè)量到很強(qiáng)的ISHE電壓信號(hào)，并發(fā)現(xiàn)共混薄膜的自旋擴(kuò)散長(zhǎng)度和載流子遷移率相對(duì)于“純”P(pán)BDTTT薄膜有顯著的提高。他們通過(guò)綜合性薄膜微結(jié)構(gòu)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，PBDTTT骨架鏈bundle在絕緣的PS基體中形成相互連通的納米細(xì)絲網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成貫穿薄膜的快速電荷傳導(dǎo)通路，可以解釋共混薄膜更高的電荷和自旋傳輸能力。此外，還發(fā)現(xiàn)PBDTTT的自旋擴(kuò)散長(zhǎng)度具有弱的溫度依存性，與基于自旋-軌道耦合的自旋弛豫機(jī)制一致。（中國(guó)科學(xué)院）

寧波材料所碳化硅先驅(qū)體研究取得進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所先進(jìn)能源材料工程實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)規(guī)劃論證，將“高性能先驅(qū)體分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與陶瓷轉(zhuǎn)化”作為重點(diǎn)學(xué)科發(fā)展方向之一，在中科院和寧波市“3315計(jì)劃”A類(lèi)的支持下，著重對(duì)先驅(qū)體的定制化、高效轉(zhuǎn)化和工程化開(kāi)展攻關(guān)，在2019年已取得以下階段性進(jìn)展。

通過(guò)碳化硅（SiC）陶瓷先驅(qū)體的定制化，實(shí)驗(yàn)室在固態(tài)聚碳硅烷和液態(tài)聚碳硅烷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與合成工藝方面進(jìn)行了深入研究，所合成的液態(tài)聚碳硅烷具有陶瓷產(chǎn)率高（1000℃下陶瓷產(chǎn)率可達(dá)78%）、存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)（>6個(gè)月）、氧含量低（質(zhì)量分?jǐn)?shù)約0.1%）、流動(dòng)性好（復(fù)數(shù)粘度～0.01Pa·S）的特點(diǎn)，且通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合交聯(lián)工藝可實(shí)現(xiàn)液態(tài)聚碳硅烷瞬間或數(shù)分鐘內(nèi)交聯(lián)固化成型。固態(tài)聚碳硅烷具有支化度低、可紡性好等特性，能夠滿足纖維等成型要求。

結(jié)合先驅(qū)體結(jié)構(gòu)定制化和良好的可熔可溶性質(zhì)成型，實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了SiC先驅(qū)體高效轉(zhuǎn)化為中空SiC纖維、低熱導(dǎo)多孔SiC泡沫、復(fù)雜3D打印SiC構(gòu)件、靜電紡絲SiC纖維、高強(qiáng)度復(fù)合材料等。使SiC陶瓷從“單一應(yīng)用型”向“綜合服務(wù)型”轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化、功能多樣化、產(chǎn)品差異化，對(duì)相關(guān)領(lǐng)域起到促進(jìn)推動(dòng)作用。（中國(guó)科學(xué)院）

寧波材料所在柔性白光發(fā)射顯示材料方面取得新進(jìn)展

近期，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所生物醫(yī)用高分子材料課題組基于多年來(lái)在有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合高強(qiáng)韌水凝膠領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)，將市售的黃色熒光粉（YAG：Ce）引入到海藻酸鈣/聚丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，非常簡(jiǎn)便地獲得了一種機(jī)械性能優(yōu)異的高分子凝膠熒光材料，其斷裂伸長(zhǎng)率高達(dá)600%，抗壓強(qiáng)度高達(dá)3.6MPa。通過(guò)對(duì)熒光粉表面雙鍵修飾，可實(shí)現(xiàn)其在凝膠網(wǎng)絡(luò)中的均勻穩(wěn)定分散。在此基礎(chǔ)上，以藍(lán)光LED作為背光源，制備得到了白光柔性顯示原型器件，能夠發(fā)出穩(wěn)定、明亮、高純度的白光，CIE坐標(biāo)值為（0.33，0.32）。這項(xiàng)工作將已經(jīng)獲得廣泛工業(yè)應(yīng)用的無(wú)機(jī)熒光粉與高強(qiáng)韌雙網(wǎng)絡(luò)凝膠體系相結(jié)合，發(fā)展了一類(lèi)在柔性照明和顯示設(shè)備制造方面非常具有應(yīng)用潛力的新型白光發(fā)射材料，具有發(fā)光性能和機(jī)械性能優(yōu)良、成本低、制備簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)。（中國(guó)科學(xué)院）

江蘇天科合達(dá)半導(dǎo)體碳化硅項(xiàng)目順利建成投產(chǎn)

近期，江蘇天科合達(dá)半導(dǎo)體有限公司半導(dǎo)體碳化硅項(xiàng)目順利建成投產(chǎn)。江蘇天科合達(dá)半導(dǎo)體項(xiàng)目總投資5億元，可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)4～8英寸碳化硅襯底6萬(wàn)片規(guī)模，該項(xiàng)目順利建成投產(chǎn)標(biāo)志著天科合達(dá)的碳化硅產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程跨出了關(guān)鍵的一步，同時(shí)也標(biāo)志著我國(guó)第3代半導(dǎo)體碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。（徐州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)管委會(huì)）