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高壓大功率半導體器件IGCT
1. 痛點問題
功率半導體是支撐能源領域發展的核心部件。為實現3060雙碳目標，我國正在超常規推動新能源發電、大容量輸配電和電氣化交通等領域，對電壓等級4.5kV以上的功率器件需求急速增長。提高器件電壓和容量可以減少器件串并聯數量、縮減裝備體積和成本，是解決城市用地緊張、降低海上風電平臺建設成本的關鍵。然而，受工作機理和制備工藝限制，IGBT器件最大功率等級為4.5kV/3kA和6.5kV/0.75kA，已接近瓶頸，無法滿足能源發展需求。因此，亟需更高電壓、更大容量、更高可靠性和更低制造成本的功率半導體器件解決方案。
2020年，中國功率半導體市場規模達2000億元，但90%以上依賴進口，尤其是4.5kV以上器件，近乎全部進口。亟需尋求自主可控的功率半導體器件國產替代方案。
2. 解決方案
本技術面向新能源發電和輸配電領域大容量、高可靠的需求，提出了自主化IGCT器件（集成門極換流晶閘管）的設計、制備和驅動控制方案，可以提高阻斷電壓和關斷電流能力、降低器件運行損耗，且可以結合應用工況開展定制優化，如改善器件防爆特性、解決高壓裝置中的驅動供電問題等，從而實現大容量、高可靠、低成本、高效率的能量管理和功率變換。
目前團隊已研制出4.5kV/5kA和6.5kV/4kA的IGCT器件，功率等級全面覆蓋IGBT，且具有向更大容量發展的潛力。與IGBT、MOSFET等晶體管器件相比，本技術提出的IGCT具有通態損耗低、耐受電壓高、可靠性高、抗干擾能力強等突出優勢，符合能源發展趨勢，且制造工藝沿用基本沿用傳統的晶閘管路線，制造成本低，國內工藝基礎好。
清華大學
2021-10-26
一種 MEMS 器件的封裝方法
本發明公開了一種 MEMS 器件的封裝方法，包括 S1 在框架基 板與封蓋的內表面上對稱附著圖形化的過渡金屬化層和釬料層；S2 在 框架基板的釬料層上附著圖形化的自蔓延多層膜；S3 將芯片鍵合固定 在框架基板上并實現信號互連；S4 將固定有芯片的框架基板與封蓋進 行除氣除濕處理后對準堆疊形成封裝結構；S5 對封裝結構施加壓力、 預熱后引燃自蔓延多層膜，自蔓延多層膜燃燒并熔化釬料層實現冶金 互連。本發明將封蓋直接與框架
華中科技大學
2021-04-14
光譜儀器光柵分光器件與部件
中階梯光柵的刻劃： ICP光譜儀的分光核心部件主要是中階梯光柵，中階梯光柵的二維分光系統，具備更高的分辨能力，使光譜儀具有分析精準、多元素同時檢測以及檢測速度快等優點。 √ 分辨力高 √ 制作難度大
上海理工大學
2021-04-13
磁性固定器件應用及其產業化
未來裝配式建筑構件若實現工業化、標準化和智能化制造，關鍵環節是要求構件成型模具拆裝靈活，便捷高效，可重復使用，并具通用性。高性能磁性固定器件就是為簡化預制混凝土構件模具安裝而設計開發的一種新型無損模具固定裝置，旨在解決傳統螺栓錨定對生產平臺的破壞性、難拆卸、通用性差的技術難題。
南京大學
2021-04-10
新型多門控超導納米線邏輯器件
為了追求極限性能，越來越多的電子系統需要在低溫條件下工作。例如，在量子計算機、高性能傳感器、深空觀測以及一些經典信息處理系統中，通常使用工作溫度為2K甚至是mk溫區的低溫器件，從而在噪聲、速度和靈敏度等方面實現接近量子極限的性能。對于這一類低溫系統，信號讀取與處理通常采用兩種方式：第一種是采用超導數字電路SFQ（單磁通量子技術）來實現高性能計算和處理；第二種是將信號傳送至幾十K的溫區，再采用低溫CMOS技術對進行信號處理。然而，不論采用何種技術路徑，數字電路的功耗都必須控制在極小范圍之內，從而保持極低溫的工作環境，維持低溫器件的高性能。隨著應用需求的提高和低溫陣列器件規模的擴大，低溫電子系統性能受到信號處理和傳輸技術的制約，急切需要新的方案進行解決。 圖1. (a) 采用超導納米線結構實現的12門控或邏輯門；(b) 超導納米線數字編碼器芯片照片。針對此問題，南京大學吳培亨院士領導的超導電子學研究所團隊，趙清源教授和康琳教授課題組設計出新型多門控超導納米線邏輯器件(superconducting nanowire cryotron, nTron)，并利用此器件搭建經典二進制數字編碼器；在1.6K的溫度下，成功實現數字信息編碼，總功耗小于1微瓦(10-6瓦)。同時，他們還利用此編碼器對超導納米線單光子探測器陣列實現數字化讀出，為低溫陣列探測器的信號讀出和處理提供第三種解決方案。圖2. 超導納米線邏輯芯片實現對單光子探測器陣列的數字化讀取。半導體數字電路，經歷了從電子管、晶體管、混合集成電路至大規模集成電路的發展過程。每一代技術的升級變革，其核心推力都是基礎邏輯器件的更新換代。前沿技術領域對超導電子器件的應用需求，也正將超導電子技術推向數字化的發展時代。南京大學吳培亨院士團隊基于超導納米線技術，開展了新型超導邏輯器件(nTron)的研究工作。nTron為單層平面器件，利用局部超導相變，實現高速低功耗的開關邏輯。
南京大學
2021-04-11
有機半導體光電導器件研發及應用
① 酞菁納米材料制備。使用四苯氧基金屬酞菁，采用混合溶劑緩慢揮發的方法，得到一維的酞菁納米線；② 器件組裝。使用梳狀電極，將酞菁納米線搭在梳狀電極兩端，形成電路。得到的酞菁器件對 808 nm光敏感，可以迅速產生響應，恢復時間短，課重復響應。
安徽理工大學
2021-04-13
分子基光催化產氫器件多相化
在利用太陽能分解水制取氫氣的催化劑研究上取得新進展。該研究工作借鑒自然界光合作用，在多個光敏中心多個催化中心產氫器件構筑的基礎上，進一步將其植入到金屬有機框架材料中，模擬自然界酶催化環境中質子和電子的傳輸與轉移，在有效規避分子基催化劑穩定性差的同時，極大地提高了光催化產氫性能，為人工模擬光催化劑的設計和構筑提供了新的思路。? 人工模擬光合作用，利用太陽能在催化劑作用下分解水制取氫氣，是實現將太陽能轉化為清潔的化學能，解決人類社會面臨的能源危機和環境污染問題的理想途徑。在早期，我校化學學院蘇成勇教授和石建英副教授研究團隊發展了空間上相互獨立、功能上相互等價，集合8個光敏金屬有機釕中心和6個催化Pd2+中心于一體的金屬-有機分子籠產氫器件[Pd6(RuL3)8]28+(MOC-16)，在單一分子籠內構筑出多個相互獨立的能量傳遞和電子轉移通道，獲得了高達380 μmol h-1的初始產氫速率和635的TON(48h) [Nature Communications, 2016, 7: 13169]。雖然金屬有機分子籠提高了分子基催化劑的產氫性能，但光照條件下的穩定性仍然是制約其進一步應用的決定因素。 最近，我校化學學院蘇成勇教授和石建英副教授研究團隊又基于配位組裝策略實現了Au25(SG)18納米簇在金屬有機ZIF-8主體框架內部和外表面的可控組裝[Advanced Materials, 2018, 30,1704576]。采用相似策略，他們將MOC-16植入到ZIF-8主體內，進一步將ZIF-8轉化為Znx(MeIm)x(CO3)x (CZIF)，獲得了MOC-16@CZIF催化劑。
中山大學
2021-04-13
新型硅基環柵納米線MOS?器件
已有樣品/n在主流硅基FinFET集成工藝基礎上，通過高級刻蝕技術形成體硅絕緣硅Fin和高k金屬柵取代柵工藝中選擇腐蝕SiO2相結合，最終形成全隔離硅基環柵納米線MOS器件的新方法。并在取代柵中絕緣硅Fin釋放之后，采用氧化和氫氣退火兩種工藝分別將隔離的“多邊形硅Fin”轉化成“倒水滴形”和“圓形”兩種納米線結構。
中國科學院大學
2021-01-12
氮化鎵高壓電力電子器件
已有樣品/n基于AlGaN/GaN異質結材料體系，通過采用導電機制融合和能帶分區調控的先進技術路線改變傳統氮化鎵肖特基二極管正向電壓與反向電流等參數之間的經典調控規律，采用無損傷工藝，提升了器件的均勻性和可靠性，進一步提升了氮化鎵肖特基二極管的性能。測試結果達到1700V反向耐壓，正向開啟電壓達到0.38V以及高防浪涌能力，為肖特基二極管器件市場提供了一種新選擇。
中國科學院大學
2021-01-12
陽離子基阻變器件電流-保持特性
已有樣品/n通過石墨烯缺陷工程控制活性電極離子向阻變功能層中注入的路徑尺寸和數量，集中化/離散化陽離子基阻變器件中導電通路的分布來調控其穩定性,此工作是該領域首次在相同結構阻變器件中實現電流-保持特性的雙向調控，這種通用的基于二維材料阻擋概念的離子遷移調控方法，也能夠移植應用到離子電池，離子傳感等研究領域。
中國科學院大學
2021-01-12