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太赫茲（THz）科學技術既是重大的基礎科學問題，也是國家的重大需求。然而，作為一段全新的的電磁波譜，實現THz波傳輸與控制的相關器件極為匱乏，大大限制了THz科學技術的發展及應用。本項目提出了THz波物質探測、低損傳輸、高速控制的新理論和新技術，研制出多種實用化THz功能器件。本項目的主要成果包括：(1) 提出了THz波吸收的理論模型，研制出吸收率達到85%以上的窄帶、多帶和寬帶太赫茲吸收材料，解決了傳統電磁波吸收材料無法有效工作于THz頻段的技術難題；(2)提出“人工電磁結構”與“電子功能材料”相結合構建可調諧太赫茲功能器件的思想，研制出開關速率達到0.1ms的太赫茲開關、調制速率達到10Mbps的太赫茲波調制器，帶內透射達到80%的太赫茲帶通濾波器，以及高效太赫茲功率衰減器；（3）基于高阻Si的深能級摻雜技術和石墨烯二維晶體材料，研制出寬帶太赫茲波空間調制器，開關速率達到5MHz，空間調制面積達到3英寸，為提高太赫茲成像速率和分辨率奠定了基礎；(4)提出極化約束實現太赫茲波導低損耗傳輸的新概念。基于“聚合物空芯波導”與“周期性金屬光柵結構”的集成，研制出一種雙面光柵聚合物空芯波導實現了單模的傳輸,大幅度降低太赫茲傳輸損耗到0.68dB/m，達到了實用化的要求。 這一研究成果既加深了對THz波譜特性和基本物理現象的理解，也解決了THz傳輸、控制、波譜識別和應用成像的多個關鍵科學問題。本項目成果的實施，可望實現載波300GHz以上高速無線通信，為太赫茲波無線通信、雷達探測、醫療診斷以及以及波譜成像等應用系統提供了重要的技術支撐。在Appl. Phys. Lett., Sci. Rep., Opt. Lett., Optics Express, J. Opt. Soc. Am.等國際主流期刊上發表SCI 論文66 篇。申請國家發明專利22 項，已授權專利7 項，獲得教育部自然科學一等獎1項。跟國內外綜合比較，本項目的研究成果總體上處于國際先進水平，對推動太赫茲科學快速進入實際應用領域具有重要的科學意義。

本項目提出了THz波物質探測、低損傳輸、高速控制的新理論和新技術，研制出多種實用化THz功能器件。

"以α-BaTeMo2O9為代表的含碲的化合物是一類新型光電功能晶體，在偏光、聲光、拉曼等光學領域內具有重要的應用價值。此類化合物具有透光寬，雙折射大，易生長，物理化學穩定等優點，是偏光和聲光器件的優選材料。 山東大學在該系列晶體生長和器件的研究方面具有獨立的知識產權，可以生長出大尺寸（≥50 x 50 x 100 mm3），高質量（光學均勻性≤10-5）的單晶；并在器件的制作中突破了國際上單軸晶體的限制，偏振棱鏡消光比>30000:1，達到高質量冰洲石器件水平；聲光調Q器件衍射效率>84%，高于同等條件下的TeO2器件。晶體生長處于世界領先水平，器件設計具有國際、國內專利，總體水平處于國際領先。該成果獲得教育部自然科學二等獎，主要用于先進光學及其電學領域，如醫療、軍事、激光加工、激光雷達、激光探測等。據統計，目前國內聲光調制器件和偏光器件總產值約為2億元。而現有的材料已經不能滿足相應研究和產業的需求。作為新型光電功能晶體及其器件，在滿足現有要求的基礎上，填補了此類材料和器件在中紅外波段內的國際空白。此外，獨立的知識產權有利于產品推廣，具有重要的社會和經濟效益。 "

電致變色器件是一種納米多層膜功能器件。它是一種通過低電壓（1-5V）、無電流、零能耗驅動的多功能變色器件。它可以根據需求智能化地調節可見光透射率和反射率以及紅外光的發射率，從而在在智能化高效節能窗、航天器表面熱控、武器裝備隱身、汽車無眩光后視鏡等領域具有廣闊的應用前景。項目組自主研究開發出了完全自主知識產權的兩種新一代全固態電致變色器件：全無機薄膜型和無機/有機組合型電致變色器件。 研究了電致變色器件在三個方面的應用特性：作為智能化高效節能窗對于太陽光透過率的調節作用；作為衛星表面智能熱控器件其表面紅外發射率的調控特性和太陽能光譜波段的反射率調控特性；作為多頻譜隱身器件在可見光和紅外迷彩以及紅外特征抑制方面的色彩和紅外發射率調制。 自主開發了高性能的無機固態離子導體薄膜和有機離子導電膠兩種全固態電致變色器件中的核心技術。研發了全固態電致變色器件的專用鍍膜制備技術和裝置。獲得國家發明專利4項。發表學術性研究論文30多篇。

        技術成熟度：技術突破         傳統CMOS工藝的圖形處理器通常是由探測、存儲、處理等多個分立系統構成，不可避免的增加了集成電路的復雜性、功耗和成本，憶阻器在新型信息存儲器件、存算一體化技術及人工神經網絡等領域有著巨大應用潛力。         研發團隊發展的感存算一體化新型光電憶阻材料與器件能夠解決傳統人工視聽覺系統在容量、集成度、速度等方面的技術瓶頸問題，是實現高效智能視聽覺傳感系統的基礎。研發團隊首次在基于氧化鎢材料憶阻突觸器件的視聽覺系統中模擬了速度檢測的多普勒頻移信息處理，進而實現高通濾波和處理具有相對時序和頻移的尖峰數據。這些結果為視聽覺運動感知的模擬提供了新機會，促進了其在未來神經形態傳感領域的應用。         意向開展成果轉化的前提條件：中試放大及產業化工藝開發資金支持

本項目通過多年研究，發現了物質/結構在太赫茲波段產生的共振、吸收、折射、濾波、偏振等多種新現象和新效應。發展了太赫茲波物質探測、低損傳輸、高速控制和光譜成像的新手段和新方法。在太赫茲波譜應用和功能器件研究方面取得了重要進展，研制出多種實用化的太赫茲功能器件。近5 年來在Appl. Phys. Lett., Optics Letter, Optics Express, J. Opt. Soc. Am.等國際主流期刊上總共發表SCI 論文57 篇。申請國家發明專利22 項，已授權專利7 項。本項目多項研

利于層狀納米材料比表面積大的特點，在碳基柔性襯底上制備了高性能柔性 超級電容器，及葡萄糖傳感器。超級電容器的能量密度最大為50.2Whkg-1,功 率密度為8002 W kg-1 at 17.6 Wh kg-1,充電1分鐘能點亮兩只綠色LED燈3 到5分鐘。性能處于國際先進水平，成果先后發表于JALC0M , 714(2017) 63-70； 763 (2018) 926-934 等。

本發明提供的一種面向物聯網的砷化鎵基具有熱電轉換功能的MESFET器件，主要包括MESFET和熱電偶。MESFET選擇半絕緣的GaAs作為襯底，通過GaAs工藝和MEMS表面微機械加工實現具有能量轉換功能的MESFET。在源漏柵的金層四周制作一層二氧化硅，化學機械拋光后，制作熱電偶的金屬Au型熱電臂和砷化鎵型熱電臂，蒸金連接兩種熱電偶臂，將源漏柵的熱電偶電極進行金屬連線，留下兩個熱電偶電極作為塞貝克電壓的輸出極。該砷化鎵基具有熱電轉換功能的MESFET器件根據塞貝克效應，可以將器件工作產生的熱能轉換為電能，實現能量收集的同時緩解了散熱問題。通過檢測輸出塞貝克電壓的大小來實現對熱耗散功率大小的檢測。

項目團隊在印刷制造領域有多年的研究基礎，形成“基礎研究-關鍵技術-應用突破”的全鏈條研究方式，構建了印刷電子低成本制造技術及應用集成模式，發展了系列先進防偽功能油墨、高性能導電油墨和活性儲能功能油墨，并實現了其在光學防偽、智能服裝以及智能包裝等領域的應用推廣。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、技術分析 項目團隊在印刷制造領域有多年的研究基礎，形成“基礎研究-關鍵技術-應用突破”的全鏈條研究方式，構建了印刷電子低成本制造技術及應用集成模式，發展了系列先進防偽功能油墨、高性能導電油墨和活性儲能功能油墨，并實現了其在光學防偽、智能服裝以及智能包裝等領域的應用推廣，成果達到國際領先水平。發表SCI論文80余篇，出版專著4部，授權專利23項（發明專利20項）。本成果的關鍵技術與創新點主要體現在四個方面： （1）基于上/下轉換多模式光學功能油墨化策略，發展了新型長效功能防偽油墨，將傳統的單一顏色印刷光學防偽圖案升級為全彩色防偽圖像，在國際上率先實現了特定波長防偽和機密印刷圖文信息隱藏與編碼。實現了一系列包括近紅外激發的多色可見上轉換發光防偽功能油墨、紫外光激發多色下轉換發光防偽油墨以及兼具上/下轉換發光特性的防偽功能油墨的配制，能夠滿足多種印刷方式（絲網印刷、噴墨印刷以及R2R印刷），在多種包裝基底材料上（PET、紙張、織物等）具有良好的印刷效果和防偽應用。 （2）創新的采用同時從電極結構內部和功能油墨外部優化的雙重策略，利用大面積絲網印刷技術實現了柔性超級電容器的全印刷工藝制備，率先揭示了印刷工藝對器件性能影響的關鍵決定機制和內在工作機理。實現了多種高性能儲能材料，如金屬氧化物，導電聚合物，MOF類功能材料及其復合材料的制備與油墨化處理，所制備的印刷柔性超級電容器的比電容可達到16.8 mF cm-2（0.1 mA cm-2），同時具有長的循環穩定性（＞5000次），優異的能量密度和功率密度（0.5 mW cm-2）。本項目提出的印刷電子技術代表了超級電容器制造業的一種范式轉變，它為柔性超級電容器提供了一系列簡單、低成本、省時、多功能和環保的制造技術，在未來電子產品中具有巨大的應用潛力。 （3）發展了系列功能傳感油墨，實現了高度靈敏和循環穩定的柔性傳感器的全印刷制造，揭示了功能導電油墨組分與配比對傳感性能的影響規律以及印刷柔性傳感器的傳感機理，系統評估了印刷柔性傳感器的傳感性能，所制備的印刷傳感器的應力傳感范圍可達到155%，最大靈敏度為6.3×104，最快響應速度可達到18 ms，循環穩定性＞1000次，并且成功應用于運動、健康監測和智能包裝中。 （4）完善了全印刷制造相關理論，解決了印刷制造薄膜類電子器件結構精度低共性問題，利用多種印刷技術實現了高性能柔性/可拉伸電極和柔性加熱器件的圖案化制造，研究并揭示了其運行工作機理，實現了部分印刷電子器件的集成與成果轉化。

       成熟度：技術突破         多孔有機聚合物是一類新興的功能性高分子材料，相比傳統高分子交聯樹脂，其具有類似無機分子篩的微孔，具有更高的官能團密度，已被廣泛用于儲存、分離或催化等領域。然而當前許多性能優良的多孔有機聚合物成本過高，嚴重制約著其實際應用。我們合成的價格低廉且性能優秀的多孔有機聚合物，其性能與當前典型多孔有機聚合物相當，而價格為它們的幾十分之一或幾百分之一，目前在儲存氨氣、分離二氧化碳及分離水中污染物（如硼酸，Hg2+等）等方面已完成實驗室測試，這些成果將為多孔有機聚合物的真正應用打開通道。         意向開展成果轉化的前提條件：中試放大及產業化工藝開發資金支持