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新型光電器件中載流子傳輸層與金屬鹵化物鈣鈦礦單晶異質(zhì)原位集成的關(guān)鍵問題，在無機(jī)電子傳輸層上異質(zhì)原位生長(zhǎng)高質(zhì)量全無機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦單晶方面取得研究進(jìn)展 在全無機(jī)電子傳輸層

本發(fā)明公開了一種隧道結(jié)單元及磁隨機(jī)存儲(chǔ)器，包括依次連接 的第一電極、第一自由層、非磁性絕緣層、釘扎層和第二電極，還包 括連接在第一電極與第一自由層之間的第二自由層，第二自由層的橫 截面積小于自由層的橫截面積；第二自由層和第一自由層一起形成了 復(fù)合自由層結(jié)構(gòu)；第二自由層用于聚集電流，使得第二自由層處的電 流密度大于第一自由層處的電流密度，從而使得第二自由層的磁矩先 于第一自由層發(fā)生翻轉(zhuǎn)；由于第二自由層和第一自由層之間的

本發(fā)明公開了一種隧道結(jié)單元及磁隨機(jī)存儲(chǔ)器，包括依次連接 的第一電極、第一自由層、非磁性絕緣層、釘扎層和第二電極，還包 括連接在第一電極與第一自由層之間的第二自由層，第二自由層的橫 截面積小于自由層的橫截面積；第二自由層和第一自由層一起形成了 復(fù)合自由層結(jié)構(gòu)；第二自由層用于聚集電流，使得第二自由層處的電 流密度大于第一自由層處的電流密度，從而使得第二自由層的磁矩先 于第一自由層發(fā)生翻轉(zhuǎn)；由于第二自由層和第一自由層之間的

（一）項(xiàng)目背景 當(dāng)前以硅、砷化鎵為代表的第一和二代半導(dǎo)體接近其物理極限，以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體是當(dāng)前國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)，也是我國(guó)發(fā)展自主核心半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、實(shí)現(xiàn)換道超車的難得機(jī)遇。氮化鎵（GaN）特別適合制作高頻、高效、高溫、高壓的大功率微波器件，是下一代通信、雷達(dá)、制導(dǎo)等電子裝備向更大功率、更高頻率、更小體積和抗惡劣環(huán)境（高溫抗輻照）方向發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。 目前氮化鎵基射頻器件已接近于商用，需解決從走出實(shí)驗(yàn)室到小量中試的最后“1 公里”，重點(diǎn)攻克其在可靠性工藝和量產(chǎn)穩(wěn)定性的瓶頸。 以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體是當(dāng)前國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)，也是我國(guó)發(fā)展自主核心半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、實(shí)現(xiàn)換道超車的難得機(jī)遇。 半導(dǎo)體作為信息時(shí)代的“糧食”，將成為 5G 基建、特高壓、城際高鐵和城際軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等“新基建”七大領(lǐng)域發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)。而氮化鎵為代表的寬禁帶半導(dǎo)體先進(jìn)電子器件，憑借其高效、高壓、高溫等優(yōu)勢(shì)，將在“新基建”中大放異彩，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的技術(shù)瓶頸，滿足更高性能器件要求。 （二）項(xiàng)目簡(jiǎn)介 5G 要求更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，發(fā)射機(jī)的效率會(huì)出現(xiàn)指數(shù)級(jí)的下降。這種下降可以使用包絡(luò)跟蹤技術(shù)來修復(fù)，該技術(shù)已經(jīng)在較新的 4G/LTE 基站以及蜂窩電話中采用?；局械陌j(luò)跟蹤需要高速，高功率和高電壓，這些只有使用 GaN 技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。諸如 GaN 助力運(yùn)營(yíng)商和基站 OEM 等實(shí)現(xiàn)了 5Gsub-6-GHz 和 mmWave 大規(guī)模 MIMO 的目標(biāo)。 GaN 可以說為 5Gsub-6-GHz 大規(guī)模 MIMO 基站應(yīng)用提供了眾多優(yōu)勢(shì)：1、在 3.5GHz 及以上頻率下表現(xiàn)良好，對(duì)比其他產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)明顯。2、GaN 的特性能轉(zhuǎn)化為高輸出功率，寬帶寬和高效率。采用 DohertyPA 配置的 GaN 在 100W 輸出功率下的平均效率達(dá)到 50%至 60%，明顯降低了發(fā)射功耗。3、在高頻和寬帶寬下的效率意味著大規(guī)模 MIMO 系統(tǒng)可以更緊湊。4、可在較高的工作溫度下可靠運(yùn)行，這意味著它可以使用更小的散熱器。 根據(jù) Strategy Analytics 的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì) 5G 移動(dòng)連接將從 2019 年的 500 萬增長(zhǎng)到 2023 年的近 6 億。所以需求還將不斷上漲。 根據(jù)Strategy Analytics的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)5G移動(dòng)連接將從2019年的500萬增長(zhǎng)到2023年的近6億。所以需求還將不斷上漲。 Efficient Power Conversion 的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Alex Lidow 討論5G時(shí)也說道：“基站中的包絡(luò)跟蹤需要高速，高功率和高電壓，這些只有使用GaN技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。根據(jù)Yole Development公司發(fā)布的2018年度報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，隨著全球整體數(shù)據(jù)流量的激增，我國(guó)5G產(chǎn)業(yè)將迎來大規(guī)模的需求增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到2022年，我國(guó)5G基站規(guī)模將達(dá)到千億市場(chǎng)，5G基站數(shù)量將達(dá)百萬個(gè)。所以未來氮化鎵基射頻器件是5G通信基站收發(fā)端的核心。 氮化鎵基射頻器件是華為和中興發(fā)展 5G 通信產(chǎn)業(yè)的核心器件，西安電子科技大學(xué)氮化鎵射頻器件研究團(tuán)隊(duì)自 2016 年起就與華為西安研究所、中興西安研究所等國(guó)內(nèi)主流5G通信公司協(xié)同攻關(guān)開展氮化鎵基射頻器件的研究，目前承擔(dān)的流片服務(wù)項(xiàng)目合計(jì)約 500 萬元。 2017 年，西安電子科技大學(xué)與西安市高新區(qū)、西電電氣集團(tuán)等聯(lián)合成立“陜西半導(dǎo)體先導(dǎo)技術(shù)中心”，中心致力于推動(dòng)陜西第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)以氮化鎵為代表的射頻器件、功率器件等加速產(chǎn)業(yè)化，2019 年團(tuán)隊(duì)向陜西半導(dǎo)體先導(dǎo)技術(shù)中心轉(zhuǎn)讓專利 35 項(xiàng)，作價(jià) 2000 萬元，雙方正在聯(lián)合推進(jìn)搭建第三代半導(dǎo)體中試平臺(tái)，平臺(tái)將會(huì)立足西安，服務(wù)全國(guó)，提升氮化鎵基射頻器件量產(chǎn)工藝可靠性，實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化。 （三）關(guān)鍵技術(shù) 本項(xiàng)目由西安電子科技大學(xué)作為技術(shù)攻關(guān)的主要單位，制定技術(shù)路線，保障國(guó)家重大科技專項(xiàng)“高效 GaN 微波功率器件及可靠性研究”和“5G 移動(dòng)通信 GaN 芯片可靠性機(jī)理研究”研究，與華為和中興聯(lián)合開展工程合作項(xiàng)目實(shí)施，加快解決器件工藝可靠性工程問題，重點(diǎn)開展氮化鎵微波功率與太赫茲器件工程技術(shù)研究，突破高性能低缺陷外延材料生長(zhǎng)、高效率高可靠氮化鎵微波功率器件工藝技術(shù)等關(guān)鍵瓶頸問題，協(xié)助規(guī)模量產(chǎn)高效率 S-Ku 波段典型氮化鎵功率器件和模塊、5G 基站核心射頻模塊。

一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介      光無源器件是光纖通信設(shè)備的重要組成部分。它是一種光學(xué)元器件，也是其它光纖應(yīng)用領(lǐng)域不可缺少的元器件。該實(shí)驗(yàn)儀重點(diǎn)介紹了常用的光無源器件的相關(guān)參數(shù)及測(cè)試方法，主要包括光纖轉(zhuǎn)換器、光纖變換器、光纖耦合器，光纖隔離器、光纖衰減器、WDM等器件的參數(shù)的測(cè)試原理及測(cè)試方法。幫助學(xué)生直觀的了解各種光無源器件的性能，從而更準(zhǔn)確的使用不同器件進(jìn)行光纖通信方面實(shí)驗(yàn)。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容  1、光纖轉(zhuǎn)換器測(cè)試實(shí)驗(yàn)  2、光纖變換器測(cè)試實(shí)驗(yàn)  3、光纖耦合器測(cè)試實(shí)驗(yàn)  4、光纖隔離器特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)  5、波分復(fù)用器和解復(fù)用器測(cè)試實(shí)驗(yàn)  6、可調(diào)光纖衰減器測(cè)試實(shí)驗(yàn)  7、光纖機(jī)械光開關(guān)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)  8、光纖偏振控制器特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)  9、光纖偏振分束器（PBS）性能能參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn) 三、實(shí)驗(yàn)配置參數(shù) 1、光源：波長(zhǎng)1310±20nm，1550±20nm；輸出功率：1-2.5mw，連續(xù)可調(diào)；輸出端口：FC/PC；穩(wěn)定性＜0.5db（5h）；光源類型：LD光源； 2、光功率計(jì)：波長(zhǎng)范圍800-1700nm；輸入接口：FC 校準(zhǔn)波長(zhǎng)：1550nm,1310nm； 3、偏振控制器：插入損耗＜0.05dB；消光比＞40dB；回波損耗＞65dB； 4、光纖機(jī)械光開關(guān)：插入損耗：1310/1550  P1→P2 0.56/0.54 dB ，P1→P3 0.53/0.47 dB ;回波損耗＞50dB ；開關(guān)速度：≦8ms ； 5、高隔離度光纖隔離器：最大插入損耗：0.35dB ；回波損耗：≧50dB ；隔離度：≧30dB ； 6、光纖耦合器：分光比：50% : 50% ；最大插入損耗1310/1550: 3.3dB ; 7、光纖波分復(fù)用器：隔離度：1310nm ：31.8% ；1550nm ：34%；插入損耗：1310nm ：0.30%；1550nm ：0.34% ； 8、光纖可調(diào)衰減器：0-30db可調(diào)； 9、配置：光纖光源，光纖光功率計(jì)、光纖耦合器、光波分復(fù)用器、光纖偏振控制器、光纖偏振分束器，可調(diào)衰減器、光纖隔離器、光纖機(jī)械光開關(guān)、法蘭盤、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及實(shí)驗(yàn)錄像光盤等。 四、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解光連接器及其原理、種類，實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行連接器參數(shù)測(cè)量； 2、掌握光纖偏振控制器工作原理，實(shí)驗(yàn)操作單模光纖偏振狀態(tài)控制； 3、了解光纖耦合器用途及其性能參數(shù)，實(shí)驗(yàn)操作測(cè)量耦合器特性參數(shù)測(cè)量； 4、了解光纖隔離器用途及其性能參數(shù)，實(shí)驗(yàn)操作光纖隔離器特性參數(shù)測(cè)量； 5、了解光纖光開關(guān)用途及其性能參數(shù)，實(shí)驗(yàn)操作光纖光開關(guān)特性參數(shù)測(cè)量； 6、了解光波分復(fù)用器（WDM）的原理與意義，操作雙波長(zhǎng)波分復(fù)用（WDM）的原理性實(shí)驗(yàn)；

可以設(shè)計(jì)并優(yōu)化光纖激光器和放大器、光波導(dǎo)激光器、光纖耦合器、多芯光纖、螺旋芯光纖、錐形光纖；也可以模擬超短脈沖在不同光纖設(shè)備中的傳輸，例如在光纖放大器系統(tǒng)、鎖模光纖激光器和通訊系統(tǒng)中的傳輸。 能夠跟蹤和優(yōu)化光纖放大器和光纖激光器，讓它們適合各種應(yīng)用。幫助評(píng)估和排除光纖激光器和放大器中各種不利的影響；能夠?qū)τ性垂饫w器件性能進(jìn)行預(yù)測(cè)；能尋找最佳光纖長(zhǎng)度、摻雜濃度、折射率分布等；能夠計(jì)算摻雜濃度與光線的關(guān)系，準(zhǔn)確模擬雙包層光纖，還可以模擬時(shí)域動(dòng)態(tài)變化，可以理解和優(yōu)化的細(xì)節(jié)如功率效率和噪聲系數(shù)。 RP Fiber Power可用于分析和優(yōu)化各種器件： 單模和多模光纖 計(jì)算模式特性；計(jì)算光纖耦合系數(shù)；模擬光纖彎曲、非線性自聚焦效應(yīng)對(duì)光束傳輸和高階光孤子傳輸?shù)挠绊憽? 光纖耦合器、雙包層光纖、多芯光纖、平面波導(dǎo) 模擬雙包層光纖的泵浦吸收,光纖耦合器的光束傳輸, 光在錐形光纖的傳輸, 分析彎曲的影響, 放大器中的交叉飽和影響, 泄漏模式等。 光纖放大器 研究單級(jí)和多級(jí)放大器中的增益飽和特性(連續(xù)或脈沖放大器), 鉺鐿共摻光纖放大器能量轉(zhuǎn)移過程、猝滅效應(yīng)、自發(fā)輻射放大等。 光纖通信系統(tǒng) 分析色散與非線性信號(hào)失真，放大器噪聲的影響，優(yōu)化放大器非線性效應(yīng)和放置位置。 光纖激光器 分析并優(yōu)化能量轉(zhuǎn)換效率、波長(zhǎng)調(diào)諧范圍、動(dòng)態(tài)調(diào)Q。 超快光纖激光器和放大器 研究脈沖的形成機(jī)制和穩(wěn)定范圍，非線性效應(yīng)和色散的影響，拋物脈沖放大，優(yōu)化色散脈沖壓縮，靈敏度反饋，超連續(xù)譜的產(chǎn)生。 脈沖和超快速固體激光器和放大器 研究Q開關(guān)，模式鎖定行為，找到可飽和吸收器所需的特性，分析反饋靈敏度，啁啾脈沖放大研究再生放大穩(wěn)定性極限。 這款軟件是致力于光纖器件學(xué)科研究或工業(yè)開發(fā)人士的必備工具。這款軟件及其技術(shù)支持將為您的工作效率和工作能力提供極大的便利。同時(shí)，這款軟件也是一款相當(dāng)出色的教學(xué)工具。 目前已使用該軟件的高校：耶拿大學(xué)、英國(guó)南普頓大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、上海技術(shù)應(yīng)用學(xué)院、華中科技大學(xué)、西北大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、深圳大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、長(zhǎng)春理工大學(xué)、南京理工大學(xué)等。 目前已使用該軟件的單位：費(fèi)朗霍夫研究所、蘇州納米所、兵器裝備部、三江航天、上海光機(jī)所、綿陽九院、中科院軟件所、中科院光電所商業(yè)單位、北京敏視達(dá)雷達(dá)有限公司等。   ※ 光纖數(shù)據(jù)： 軟件中帶有各種稀土摻雜光纖數(shù)據(jù)，即時(shí)可以仿真各種光纖激光器和放大器。   ※ 各種公開數(shù)據(jù)： “Yb-germanosilicate” “ErYb-phosphate” “Er-fluorozirconate F88” “Er-silicate L22”  “Er-fluorophosphate L11”  

碳纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料耐腐蝕、耐高溫、耐磨損、韌性高，能夠廣泛用于能源、交通、化工等領(lǐng)域的關(guān)鍵部件，比如摩擦制動(dòng)材料、耐化學(xué)腐蝕葉片等。

        研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)NASICON型結(jié)構(gòu)鈉離子電池正極材料面臨的瓶頸問題，通過新穎的合成方法和材料晶體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，成功開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的長(zhǎng)壽命、高功率和低成本的鈉離子電池及其超穩(wěn)定的正極材料。材料合成方法簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，不需要特殊設(shè)備，目前已完成實(shí)驗(yàn)室中試，具備了公斤級(jí)的制備能力。成果具有高的振實(shí)密度，可實(shí)現(xiàn)高體積能量密度，具有非常優(yōu)秀的實(shí)用化潛力。         意向開展成果轉(zhuǎn)化的前提條件：中試放大及產(chǎn)業(yè)化工藝開發(fā)資金支持

寬禁帶半導(dǎo)體碳化硅(SiC)材料是第三代半導(dǎo)體的典型代表之一，具有寬帶隙、高飽和電子漂移速度、高臨界擊穿電場(chǎng)、高熱導(dǎo)率等突出優(yōu)點(diǎn)，能滿足下一代電力電子裝備對(duì)功率器件更大功率、更小體積和更惡劣條件下工作的要求，正逐步應(yīng)用于混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)汽車、太陽能發(fā)電、列車牽引設(shè)備、高壓直流輸電設(shè)備以及艦艇、飛機(jī)等軍事設(shè)備的功率電子系統(tǒng)領(lǐng)域。與傳統(tǒng)硅功率器件相比，目前已實(shí)用化的SiC功率模塊可降低功耗50%以上，從而減少甚至取消冷卻系統(tǒng)，大幅度降低系統(tǒng)體積和重量，因此SiC功率器件也被譽(yù)為帶動(dòng)“新能源革命”的“綠色能源”器件。 本團(tuán)隊(duì)在SiC功率器件擊穿機(jī)理、SiC功率器件結(jié)終端技術(shù)、SiC新型器件結(jié)構(gòu)、器件理論研究和器件研制等方面具有豐富經(jīng)驗(yàn)，能夠提供完整的大功率SiC電力電子器件的設(shè)計(jì)與研制方案。目前基于國(guó)內(nèi)工藝平臺(tái)制作出1600V/2A-2500V/1A的SiC DMOS晶體管（圖1，有源區(qū)面積0.9mm2）；4000V/30A的SiC PiN二極管（圖2）；擊穿電壓>5000V的SiC JBS二極管（圖3）。 a b c 圖1 1.6-2.5kV SiC DMOS器件：(a)晶圓照片(b)正向IV測(cè)試曲線(c)反向擊穿電壓測(cè)試曲線 a b c 圖2 4kV/30A SiC PiN器件：(a)晶圓照片(b)正向?qū)y(cè)試曲線(c)反向擊穿電壓測(cè)試曲線 a b c 圖3 5kV SiC JBS器件：(a)顯微照片(b)正向?qū)y(cè)試曲線(c)反向擊穿電壓測(cè)試曲線