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上海技物所:等在新型能动量匹配范德华异质结红外探测器研究中获进展

2022-08-14
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摘要 窄禁带二维半导体具有层间范德华力任意堆叠成异质结构、无表面悬挂键、暗电流极易被外场操控等优点,为研制室温、高灵敏红外探测器提供了新机遇。

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【上海技物所:等在新型能动量匹配范德华异质结红外探测器研究中获进展】

近日,中国科学院上海技术物理研究所胡伟达、苗金水团队与北京大学彭海琳团队合作,提出将动量匹配和能带匹配(能动量匹配)的范德华异质结应用于红外探测,结果表明该器件设计可显著提高二维材料红外探测器量子效率,为研制高量子效率红外探测器提供了新方法。


窄禁带二维半导体具有层间范德华力任意堆叠成异质结构、无表面悬挂键、暗电流极易被外场操控等优点,为研制室温、高灵敏红外探测器提供了新机遇。然而,二维半导体原子级薄层特性限制了其高量子效率红外探测器的应用。本研究创新性地将新型能动量匹配范德华异质结应用于红外探测器技术。研究显示,二维半导体Blackphosphorus(BP)的价带顶和Bi2O2Se的导带底位于布里渊区的Γ点(图1a),光生载流子在界面处能直接跃迁到BP和Bi2O2Se的导带,提高了光生载流子的跃迁几率和产生率。BP和Bi2O2Se形成了完美的Ⅱ类能带结构(图1b),进而提高了光生载流子的收集效率。本研究制备的能动量匹配BPBi2O2Se异质结红外探测器实现了与传统材料红外探测器相比拟的量子效率,在1.3μm时量子效率达到84%,在2μm时量子效率达到76.5%(图1c)。此外,该BP/Bi2O2Se异质结红外探测器实现了较高的偏振特性,在短波红外波段偏振比达到17(图1d)。

动量匹配与能带匹配的范德华红外探测器:a、动量匹配的BP/Bi2O2Se异质结能谷结构示意图;b、能带匹配的BP/Bi2O2Se异质结能带结构示意图;c、能动量匹配的BP/Bi2O2Se异质结红外探测器的量子效率;d、能动量匹配的BP/Bi2O2Se异质结红外探测器的偏振特性。


传感动态

【4年攻关3款高精度柔性传感器!华东理工13名本科生组队“开道超车”】

柔性电子技术作为全球十大前沿技术之一,能赋予电子器件独特的柔性与延展性,是未来电子科技的重要发展方向。柔性传感器是柔性电子的核心组件,具有良好的柔韧性、延展性,结构形式灵活多样。其制造技术的发展将引领智慧医疗、可穿戴设备、人机交互等领域的发展,引发新一轮科技革命和产业升级。    

以柔化刚、万物互联,在华东理工大学,就有这样一支致力于研发柔性传感器的团队,他们由来自物理学院、材料学院、商学院、艺术学院等4个学院、8个专业的13名本科生组成。设计传感结构、开发功能墨水、升级制造工艺,团队历经4年技术攻关,开发出能够实现温度、湿度、压力3种传感的高精度柔性传感器,将课程引发的灵感一步步实现。


志同道合众人拾柴火焰高

来自物理学院的唐桤泽、范世昌等4名团队成员在学习相关课程时了解到,现有传感器无法弯曲折叠,应用场景受限,且电子设备要想实现真正的可弯曲、可折叠,传感器柔性化势在必行。他们一拍即合,主动联系物理学院纳米电子材料与器件课题组,在教师指导下就柔性传感器开展广泛研究。

幸运的是,他们在这里遇到了正在围绕功能型电子墨水开展研究的来自材料学院的潘一、王保余、赵珩宇3名学长,而功能型电子墨水正是解决传感器柔性化的关键一环。就这样,团队架构得到进一步完善,一支学科交叉、专业互补、具有强大凝聚力和战斗力的本科生科创团队成功组建。

瞄准未来技术实现开道超车

研发初期,团队成员团结协作、优势互补,组建了以唐桤泽、赵珩宇为骨干的结构设计开发小组聚焦传感技术;以王保余、范世昌为骨干的功能墨水开发小组攻克墨水技术和印刷制备技术。实践过程中,团队成员紧密合作,针对遇到的问题积极查阅文献、沟通讨论、反复实践,项目得到稳步推进。

因实验条件限制,身处奉贤校区的他们需要乘坐约50分钟的班车前往徐汇校区开展实验。每一次前往徐汇校区,他们都会提前做好周密安排,高效开展每一次实践探索。功夫不负有心人,团队先后攻克了辐射交联、填料复配、增材制造3大技术,并在自主设计的传感器多级微结构上得到很好应用。

历经4年,团队已具备多功能柔性传感器核心设计与制备、功能型墨水设计与配制、大面积全印刷批量制造等核心能力,能够很好解决柔性传感器响应慢、灵敏度低、稳定性差、集成化不够、串扰影响严重等关键技术难题。

实践是检验成果的唯一标准

攻克技术难题后,团队成员积极前往各地进行走访调研,通过送样试用等方式对所开发的高精度柔性传感器性能进行检验,得到了医疗健康、消费电子等领域企业的高度认可。目前,可应用于发热织物的温度柔性传感器已完成中试,即将实现小规模生产;可应用于红光面膜仪的温度-湿度柔性传感器制备工艺较为成熟。目前,团队已于今年8月注册成立上海以柔化刚科技有限公司,并就相关产品与上海、厦门2家企业签订约300万元意向订单。

一分耕耘,一分收获。团队成员围绕相关技术已申请5项发明专利、5项软件著作权、发表1篇SCI论文,并积极参加各类双创竞赛,获得第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛上海赛区金奖、第十七届“挑战杯”上海市大学生课外学术科技作品竞赛一等奖、第十三届上海市大学生创业计划竞赛银奖等5项省部级以上荣誉。

“引领柔性传感技术是国家所需、人民所想,更是时代赋予我们的使命。我们将结合自身所长,利用优质资源,发挥团队优势,不断聚力攻克‘卡脖子’核心技术难题。”展望未来,华东理工大学柔性传感器研发团队成员深知科技创新是第一生产力,他们将牢记科技报国初心,用高精度柔性传感器助力开启智能美好生活。


【印度信息技术部表达建立“国家传感器中心”的意向】

据ET 8月13日报道,印度电子和信息技术部已经表达了兴趣,寻求政府承认的机构、研究和发展(研发)组织以及初创公司的建议以建立一个国家传感器中心。印度信息技术部在推特上表示,申请者将获得将研究成果从实验室转化为市场、研究开发成果的技术转让方面的帮助和指导等福利。申请机构亦有机会获得政府资助及专利使用费,以成功整合其研发的技术。


申请该提案的创业公司也将在孵化期间得到支持,并获得IT部的指导以及其他可能的帮助。该部门要求所有申请人与行业合作伙伴合作。


【瑞声科技发布气压、麦克风二合一传感器】

记者从瑞声科技获悉,近日,公司对外发布一款“气压&麦克风二合一传感器”新品,创新地将气压传感器和麦克风的功能集成在同一个封装内,可同时实现高清语音以及高精度气压感测功能。目前,该创新型产品已实现规模化量产,并在智能穿戴产品中得到应用。

据介绍,该产品搭载的是瑞声科技独家自研的低底噪高性能麦克风芯片,可实现66dB的高信噪比(SNR)和130dBSPL的高声饱和点(AOP)。因此能有效改善强噪声环境以及户外风噪场景下可能出现的破音现象,使得语音清晰度更高,达到更好听感。


在气压传感功能方面,采用了在300-1100hPa测量范围内最佳测量的高性能气压传感器芯片。得益于气压传感器的高精度,瑞声科技该款二合一传感器能够精确测量5厘米左右的高度变化,从而可以精确地为室内外导航,高度、楼层测量定位等功能,提供精准的数据和信息。即便是在室内以及地铁等信号较差的场景,该气压传感器也可以补偿GPS的误差,实现准确的高度及楼层定位。

当前,智能设备功能升级的背后离不开更多传感器的加持,然而设备内可堆叠空间非常紧凑,更多传感器的加入,无疑对传感器的尺寸以及整机空间布局提出极大的挑战。

据瑞声科技传感器及半导体事业部总经理吴志江介绍,这款气压&麦克风二合一传感器为PDM输出,封装尺寸为4.8x2.6x1.05mm,相较单独的气压传感器与麦克风(在主板上),占用面积优化了13%,赋予产品布局更大的灵活度以及调整空间。

另外,在产品设计方面,该二合一传感器中的气压传感器与麦克风共用一个开孔,极大简化了终端产品在整机结构、电路以及外围机械防护和防水设计,产品生产制程效率得到有效提升,可节约加工成本。

据介绍,该产品应用范围十分广泛,配合GPS、陀螺仪、加速度计以及其他定位芯片,融合相关算法,可为智能手表、手机等设备提供精准的高度检测,实现室内外导航,运动数据记录,甚至跌倒检测等丰富功能,提升用户对于终端设备的体验。

吴志江表示,以MEMS及先进传感器为核心的智能传感器技术,是未来智能时代的基础。随着手机5G、物联网等产业加速兴起,MEMS传感器正逐渐取代传统机械传感器,发展潜力巨大。未来瑞声科技将凭借核心技术优势,持续推动从芯片到产品再到解决方案的完整生态链条发展,为智能终端用户创造更美好的感知体验。


【分析称美国芯片法案英特尔将获得最多补贴,但仍难改变代工市场格局】

美国近日通过芯片法案,分析指出,美系半导体厂商将是主要受惠者,英特尔更将拿下最多补贴份额,但仍然难以撼动当前晶圆代工竞争版图。

大和资本证券指出,美国芯片法案中,将有 390 亿美元用于补贴晶圆厂扩产,110 亿美元用于先进制程研发,20 亿美元用于国防计划。在 390 亿美元的晶圆厂补贴中,预计英特尔将获得 32%,美光将获得 31%,德州仪器获得 14%,三星获得 13%,台积电约 10%。这意味着,台积电在美国亚利桑那州 120 亿美元的投资中,约 1/3 将由美国补贴,能够缓解在该地设厂面临的成本压力,但除非美国方面持续补贴,否则中长期仍将面临成本压力。


该机构还表示,英特尔在本次法案中可望获得最多补贴,有助于其在晶圆代工领域的拓展,但是台积电在业务执行能力、技术、客户关系三个关键方面仍然具有优势。因此尽管本次方案有助于美国提升在晶圆代工市场的份额,但仍然难以重回 1990 年代的市占率水平,不会明显改变当前各晶圆厂的竞争版图,从技术商转层面而言,台积电目前领先英特尔 1~2 个世代。


传感财经

【8月12日传感财经分析:可穿戴传感器概念报跌,中航电测-1.94%领跌;光学传感器概念报跌,美迪凯领跌;影像传感器概念报跌,苏州固锝领跌】

8月12日盘后,可穿戴传感器概念报跌,中航电测-1.94%领跌,北京君正-1.55%、晶方科技-1.27%等跟跌。

8月12日盘后,光学传感器概念报跌,美迪凯领跌,天银机电、欧菲光等跟跌。

8月12日盘后,影像传感器概念报跌,苏州固锝领跌,水晶光电、富瀚微、华天科技、力源信息等跟跌。

相关流影像传感器概念股:

1、苏州固锝(002079):

苏州固锝2021年净利润2.18亿,同比增长140.9%。

近5日股价上涨13.12%,2022年股价上涨21.76%。

公司设计、研发太阳能电池用银浆以及各种电子浆料,研发并规模化生产物联网领域各种新型传感器。

2、水晶光电(002273):

2021年报显示,水晶光电实现净利润4.42亿元,同比增长-0.27%。

在近5个交易日中,水晶光电有4天上涨,期间整体上涨7.39%。和5个交易日前相比,水晶光电的市值上涨了14.32亿元,上涨了7.39%。

公司主营光学影像、LED、微显示、反光材料等领域相关产品的研发、生产和销售,有应用于增强现实产品。

3、富瀚微(300613):

富瀚微公司2021年的净利润3.64亿元,同比增长315.01%。

回顾近5个交易日,富瀚微有2天下跌。期间整体下跌5.86%,最高价为79.3元,最低价为73.04元,总成交量2486.16万手。

4、华天科技(002185):

公司2021年净利润14.16亿,同比增长101.75%。

近5个交易日股价上涨4.03%,最高价为11.45元,总市值上涨了13.78亿。

公司自主研究开发的硅基晶圆级扇出型封装技术取得了标志性成果,实现多芯片和三维高密度系统集成,并完成了

0.25mm超薄封装工艺,成功开发心率传感器、高度计及ARM磁传感器等MEMS产品并成功实现量产,将有望规模应用干物联网、汽车电子等大市场领域。

5、力源信息(300184):

2021年公司净利润3.06亿,同比增长117.66%。

在近5个交易日中,力源信息有1天下跌,期间整体下跌0.54%。和5个交易日前相比,九源信息的市值下跌了3494.057元,下跌了0.54%。

公司集成电路销售中摄像头CHOS图像传感器芯片销售,该业务周转速度快,销售额大,2019年销售占到公司销售总额的62.67%。


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