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半導(dǎo)體光電技術(shù)范文第1篇

瞬態(tài)光伏技術(shù)（TPV）能夠有效探索半導(dǎo)體功能材料中光生電荷的輸運(yùn)性質(zhì)，是一種無損檢測技術(shù)。簡述了利用瞬態(tài)光伏技術(shù)探索半導(dǎo)體功能材料的光電性質(zhì)，包括分析功能材料的類型、載流子的傳輸方向、載流子的壽命、分離效率等信息，這對我們理解半導(dǎo)體功能材料的各種光物理過程是非常有益的。

關(guān)鍵詞：

瞬態(tài)光伏技術(shù)；光生電荷；光生電子-空穴對；光生載流子

瞬態(tài)光伏技術(shù)是微區(qū)掃描技術(shù)中表面光電壓的一種。表面光電壓就是半導(dǎo)體的光伏效應(yīng)，當(dāng)半導(dǎo)體的表面被大于其帶隙能的光照射時，半導(dǎo)體價帶（VB）中的電子由于吸收了光子的能量，躍遷到半導(dǎo)體導(dǎo)帶（CB），價帶中留下空穴，產(chǎn)生光生電子-空穴對，這種光生電荷的空間分離產(chǎn)生的電勢差為光伏效應(yīng)，W.G.Adams在1876年最先觀察到這一現(xiàn)象。1948年以后，半導(dǎo)體領(lǐng)域的開拓使得光伏效應(yīng)成為一種檢測手段，并應(yīng)用于半導(dǎo)體材料特征參數(shù)的表征上。不同于穩(wěn)態(tài)表面光電壓（SPS）檢測在連續(xù)波長的光激發(fā)下的光生載流子（電子或空穴）的分離結(jié)果，瞬態(tài)光伏技術(shù)檢測的是在極短的光（納秒ns或飛秒fs級別）激發(fā)后的光生載流子的產(chǎn)生、分離、復(fù)合等一系列動力學(xué)行為。

1瞬態(tài)光伏技術(shù)的發(fā)展

瞬態(tài)光伏的說法源于英文Transientphotovoltage。這種檢測方法也有許多其他的表達(dá)方式，如時間分辨光伏等。最早利用瞬態(tài)光伏技術(shù)的是E.O.Johanson［1］，1957年Johnson通過此技術(shù)探索了多種半導(dǎo)體中少數(shù)載流子的壽命。瞬態(tài)光伏技術(shù)的發(fā)展依賴檢測儀器中光源的使用，Johnson采用的光源為電火花隙（Sparkgap），它的時間分辨率在微秒范圍內(nèi)。J.Hlavka和R.Svehla［2］使用發(fā)光二極管作為光源，將測試裝置從等效電路上進(jìn)行分析，得到的時間分辨率為100ns。這一技術(shù)的改進(jìn)對未來瞬態(tài)光伏技術(shù)的迅速發(fā)展起到了至關(guān)重要的推動作用。隨著具有超快時間分辨率的脈沖激光器作為光源，瞬態(tài)光伏的時間分辨率也逐漸提高，在各類型的半導(dǎo)體材料中都有應(yīng)用，探索這些半導(dǎo)體材料的光電性質(zhì)，獲得了很多優(yōu)異的成果。例如2004年，B.Mahrov等人研究了空穴導(dǎo)體CuSCN等和電子導(dǎo)體TiO2等的瞬態(tài)光伏，分析得知不同的半導(dǎo)體類型（空穴或電子導(dǎo)體）導(dǎo)致了電荷注入方式不同［3］。

在利用瞬態(tài)光伏技術(shù)作為研究手段的工作中，德國Th.Dittrich研究小組獲得了令人矚目的成績。他們不僅檢測到時間分辨率為納秒級的光伏結(jié)果，同時研究了不同類型半導(dǎo)體材料的瞬態(tài)光伏性質(zhì)，建立了多種模型［4］。V.Duzhko博士在低電導(dǎo)材料方面也做了大量的工作，從單一的Si器件到現(xiàn)在的復(fù)雜器件，如染料敏化的TiO2器件、量子點(diǎn)電池器件等［5］。此外，瑞士的AndersHagfeldt小組［6］，英國的BrianC.O'Regan小組［7］和日本的KunioAwaga小組［8］也對半導(dǎo)體材料的瞬態(tài)光伏性質(zhì)有卓越的研究。在國內(nèi)復(fù)旦大學(xué)應(yīng)用表面物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的侯曉遠(yuǎn)教授課題組和吉林大學(xué)光化學(xué)與光物理實(shí)驗(yàn)室的王德軍教授領(lǐng)導(dǎo)的科研小組對瞬態(tài)光伏技術(shù)的研究都取得非常好的研究成果。侯曉遠(yuǎn)教授課題組從有機(jī)薄膜半導(dǎo)體等瞬態(tài)光伏結(jié)果發(fā)現(xiàn)了極快激子解離過程［9］。王德軍教授課題組在研究功能半導(dǎo)體材料，如TiO2、ZnO、Fe3O4、BiVO4等新興的半導(dǎo)體材料的瞬態(tài)光電性質(zhì)有重要發(fā)現(xiàn)［10-13］。

2瞬態(tài)光伏技術(shù)的裝置及獲得的信息

理想的光伏測試技術(shù)可以調(diào)節(jié)不同的參數(shù)對半導(dǎo)體功能材料進(jìn)行測試，例如，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的溫度、壓力、氣氛等一系列參數(shù)，也可以選擇不同的光源（連續(xù)光源或者脈沖激光源）進(jìn)行瞬態(tài)光伏（時間分辨的光電壓）的測量，如圖1a中所示。作為一種無損檢測設(shè)備，瞬態(tài)光伏系統(tǒng)的搭建通常是按照圖1b中的簡圖自組裝搭建。光源為脈沖激光器，測試過程中經(jīng)過衰減的激光可以通過漸變圓形中性濾光片進(jìn)行調(diào)節(jié)，衰減后的激光通過反光鏡直接照射到樣品池中。樣品池的被測信號經(jīng)過信號放大器，由數(shù)字示波器進(jìn)行檢測記錄。光生電荷的產(chǎn)生是一個極其快速的過程，相比之下，光生電荷載流子的分離、擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移和復(fù)合則較慢，一般時間分辨率在納秒、微秒甚至更長的時間，光生載流子在不同時間分辨率內(nèi)的傳輸動力學(xué)行為對半導(dǎo)體功能材料的活性有著重要的影響。例如，半導(dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換效率就受到半導(dǎo)體光生電子空穴對的分離程度影響；光生載流子的傳輸方向影響功能材料的性質(zhì)及其應(yīng)用；同時光生載流子的壽命及其具有的能量可以決定體系的氧化還原性等。因此，通過瞬態(tài)光伏技術(shù)可以獲得半導(dǎo)體功能材料光生電荷的分離效率、獲得光生載流子（電子或空穴）的擴(kuò)散方向、光生載流子的擴(kuò)散壽命等微觀動力學(xué)信息。通過這些信息，我們可以分析半導(dǎo)體功能材料的物理化學(xué)性質(zhì)，以及這些性質(zhì)與材料活性之間的關(guān)系，這對進(jìn)一步提高和優(yōu)化功能材料的性能是非常重要的。

3瞬態(tài)光伏獲得材料類型和載流子傳輸方向

利用瞬態(tài)光伏技術(shù)可以判斷功能材料的類型。例如圖2所示，2a中為n型Si的瞬態(tài)光伏譜圖。它顯示當(dāng)材料的表面受到光照以后，n型半導(dǎo)體的瞬態(tài)光伏信號為正，光生電子向材料的體相遷移，光生空穴向表面遷移，并在表面大量聚集，因此表現(xiàn)為正信號。2b中p型Si的瞬態(tài)光伏信號為負(fù)。當(dāng)p型材料受到光激發(fā)以后，光生電子向材料的表面移動，光生空穴向體相移動，因此信號為負(fù)［14］。

4瞬態(tài)光伏技術(shù)比較材料的分離效率及壽命

利用瞬態(tài)光伏技術(shù)可以分析半導(dǎo)體功能材料的光生電荷分離效率和光生載流子的擴(kuò)散壽命。在光催化應(yīng)用中，光生載流子的分離效率及壽命影響著催化劑的活性。光生電子-空穴對的分離效率越高，載流子的壽命越長，說明在光催化降解過程中參與氧化還原反應(yīng)的載流子越多，催化活性越高。如在C摻雜的TiO2材料（C-TiO2）中［10］，不同的煅燒溫度獲得的樣品，由于光電性質(zhì)的不同，催化活性具有明顯差異。如圖3a所示，瞬態(tài)光伏信號在最大值處（P2峰）歸因于光生電荷載流子的擴(kuò)散，與P25的瞬態(tài)光電壓曲線相比，在130℃、150℃、180℃煅燒溫度制備下C摻雜TiO2樣品P2峰位的響應(yīng)時間分別是19ms、32ms、30ms，C的摻雜使得樣品的擴(kuò)散光伏壽命明顯延長，說明C-TiO2的光生載流子的分離效率更高，光生載流子的復(fù)合更慢，因此有更多的載流子參與光催化的氧化還原反應(yīng)，催化活性更高，如圖3b。

5瞬態(tài)光伏技術(shù)的未來及展望

半導(dǎo)體光電技術(shù)范文第2篇

關(guān)鍵詞：太陽能光電轉(zhuǎn)換；半導(dǎo)體制冷制熱;節(jié)能

中圖分類號：TE08文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引 言

太陽能半導(dǎo)體結(jié)合板是利用半導(dǎo)體珀爾帖效應(yīng)，將半導(dǎo)體材料組成P-N結(jié)，通入直流電來制冷或制熱的熱電效應(yīng)[1]。太陽光最強(qiáng)的時候，氣溫最高，太陽能光電轉(zhuǎn)換板輸出的電能與半導(dǎo)體制冷所需電能具有很好的一致性[2]。

半導(dǎo)體制冷技術(shù)始于50年代，制冷系數(shù)隨著制冷技術(shù)的發(fā)展由50 年代初的0.9提升至“2.5¯2.8”[3]。2008年中國光伏電池產(chǎn)量達(dá)到2000MW，位居世界第一[4]。中國科學(xué)院確定了2015年分布式利用、2025年替代利用、2035年規(guī)模利用三個階段目標(biāo)[5]。太陽能制冷技術(shù)包括主動制冷和被動制冷,主動式太陽能制冷因其可操作性強(qiáng)成為了研究熱點(diǎn)[6]。

清華大學(xué)金剛善等人[7]利用太陽能對制冷制熱元件模塊化處理，但未對太陽能發(fā)電系統(tǒng)與半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的結(jié)合方式進(jìn)行研究。東南大學(xué)張鳴等人[8]分析了半導(dǎo)體熱電制冷的性能、最佳制冷系數(shù)工況以及耗能。埃及太陽能研究中心的N．M．Khattab[9]研究太陽能溫差發(fā)電驅(qū)動熱電制冷的運(yùn)行，分析了熱電轉(zhuǎn)換的可行性，計算太陽能發(fā)電與半導(dǎo)體熱電制冷的最適比。

國內(nèi)外目前對太陽能制冷制熱系統(tǒng)的研究多集中在理論研究方面，對系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究、市場化推廣及實(shí)用性方面研究較少。就此本文研制一種將太陽能光電轉(zhuǎn)換板與半導(dǎo)體制冷（制熱）片有效結(jié)合，以百葉窗的形式調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的太陽能半導(dǎo)體空調(diào)窗，以減少電能消耗。

1 太陽能-半導(dǎo)體制冷（制熱）結(jié)合百葉窗的制作結(jié)構(gòu)

以沈陽地區(qū)15的朝南房間為例，窗體結(jié)構(gòu)設(shè)為1500mm×1800mm，窗墻比為0.5，室外陽臺為1500mm×400mm，夏季所需冷負(fù)荷50w/。根據(jù)窗戶面積2.25及窗臺面積0.6確定太陽能電池板最大使用面積。太陽能電池板選用APM36M50W型，通過串聯(lián)最大可提供130V、3A的電量。根據(jù)電量選擇TES1-07103型制冷片，其電壓為5V，電流為3A，制冷功率為14.4W,串聯(lián)使用制成半導(dǎo)體板。百葉窗的半導(dǎo)體板共三條，每條串聯(lián)制冷片17片，制冷功率約為250W。

太陽能半導(dǎo)體結(jié)合百葉窗主要包括太陽能電池板，半導(dǎo)體制冷制熱板，蓄電池和變壓器。半導(dǎo)體板在百葉窗內(nèi)的上端，共三條；太陽能光電板在半導(dǎo)體板下方，共十條，通過轉(zhuǎn)動達(dá)到遮陽效果。白天太陽能提供部分電能，陰天或傍晚外接電源負(fù)擔(dān)全部電能。由于過渡季節(jié)負(fù)荷較小，可實(shí)現(xiàn)太陽能完全擔(dān)負(fù)所需電量。冬夏季節(jié)轉(zhuǎn)換時，將半導(dǎo)體制冷板翻轉(zhuǎn)，使制熱端轉(zhuǎn)向室內(nèi)，下方太陽能板無需翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)冬夏制熱制冷的轉(zhuǎn)換。

圖1太陽能半導(dǎo)體結(jié)合百葉窗的結(jié)構(gòu)示意圖

2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備與測試分析

2.1 太陽能半導(dǎo)體室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)窗性能測驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)取沈陽地區(qū)9朝南房間，計算所需制冷量為450W。將9片TEC1-12706型制冷片并聯(lián)，通過開關(guān)電源連接220V交流電。制冷片由導(dǎo)熱硅膠連接導(dǎo)冷片及散熱片，將冷端置于室內(nèi)，熱端置于窗外。將溫度表置于距地1.5m人體活動區(qū)域，記錄一天中每小時室內(nèi)溫度，并同時測量正常開窗通風(fēng)房間室內(nèi)溫度，進(jìn)行對比。

2.2 室內(nèi)能耗及效率計算

實(shí)驗(yàn)對小空間溫度進(jìn)行測量，以對比分析太陽能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)制冷效果；能耗計算以沈陽地區(qū)15的朝南房間為標(biāo)準(zhǔn)，充分分析計算建筑室內(nèi)實(shí)際能耗。實(shí)驗(yàn)房間與典型房間制冷設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相同，制冷量為50W/。太陽能板擔(dān)負(fù)系統(tǒng)能耗效率計算公式為：

η=Us/U×100％（1）

式中，η為半導(dǎo)體制冷時太陽能所能擔(dān)負(fù)的百分比，Us為太陽能電池板所提供的電壓，V；U為系統(tǒng)運(yùn)行所耗總電壓，V。

3 結(jié)果與分析

3.1 室內(nèi)溫度變化與分析

經(jīng)測試得正常開窗通風(fēng)房間內(nèi)溫度最大值為30℃，最小值為26℃。經(jīng)半導(dǎo)體制冷的房間最大溫度為28℃，最小溫度為25.8℃。21時以后，半導(dǎo)體制冷效果明顯下降；0時至次日5時，制冷房間與通風(fēng)房間溫度區(qū)別不大，甚至相等。由測試數(shù)據(jù)可知，白天室外空氣溫度高，太陽能半導(dǎo)體制冷對室內(nèi)空氣有顯著降溫作用；夜間由于晝夜溫差較大，相對于半導(dǎo)體制冷，自然通風(fēng)不但能調(diào)節(jié)室溫，改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，而且大大節(jié)約能源。

圖2室內(nèi)溫度變化曲線圖

3.2 室內(nèi)能耗分析

太陽能電池板經(jīng)串聯(lián)最大提供130V電壓，3.16A電流。通常1匹壓縮機(jī)的電功率735W，并且由于風(fēng)扇及其他電機(jī)耗電，1匹的空調(diào)機(jī)組電功率可達(dá)1000W，每小時耗電約1度。根據(jù)能耗效率計算，太陽能最大負(fù)擔(dān)45％的耗電量，每小時節(jié)電0.45度。過渡季節(jié)所需負(fù)荷小，太陽能電池板可擔(dān)負(fù)所需全部電能，無需外接電源。

4 結(jié)論

1）太陽能半導(dǎo)體室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)窗上部為半導(dǎo)體制冷制熱板，下部為太陽能電池板，能有效吸收太陽能，減少窗臺及窗框遮擋。冬夏季節(jié)只需翻轉(zhuǎn)半導(dǎo)體板來進(jìn)行冷熱轉(zhuǎn)換，可根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)太陽能板，達(dá)到百葉窗作用。

2）太陽能半導(dǎo)體室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)窗能有效降低夏季室內(nèi)溫度，在白天最大能降低室內(nèi)2℃；在夜間，由于室外晝夜溫差大，半導(dǎo)體制冷效果與通過開窗自然通風(fēng)效果相近。根據(jù)節(jié)能要求，太陽能半導(dǎo)體室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)窗在白天使用時室內(nèi)降溫效果明顯；在夜間，利用自然通風(fēng)調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度，節(jié)能環(huán)保。

3）太陽能光電轉(zhuǎn)換電能在冬夏季節(jié)最大承擔(dān)室內(nèi)半導(dǎo)體制冷所需能耗的45％，每小時可節(jié)電0.45度，用電高峰時可有效分擔(dān)室內(nèi)電能消耗；在春秋季節(jié)所需負(fù)荷小，太陽能可負(fù)擔(dān)全部能耗。

參考文獻(xiàn)

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[3] 鐘承堯 ,嚴(yán)世勝.太陽能半導(dǎo)體空調(diào)的應(yīng)用前景[J].海南大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版，2000,18（6），123-125.

[4] 王長貴.中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J]．新材料產(chǎn)業(yè)．2009，9：16-20.

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[6] 王如竹，代彥軍．太陽能制冷[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007，4-7.

[7] 金剛善．太陽能半導(dǎo)體制冷／制熱系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究[D]．清華大學(xué)．2004，6：45-70.

半導(dǎo)體光電技術(shù)范文第3篇

關(guān)鍵詞：電子科學(xué)與技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；微電子人才

作者簡介：周遠(yuǎn)明（1984-），男，湖北仙桃人，湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，講師；梅菲（1980-），女，湖北武漢人，湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，副教授。（湖北 武漢 430068）

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）29-0089-02

電子科學(xué)與技術(shù)是一個理論和應(yīng)用性都很強(qiáng)的專業(yè)，因此人才培養(yǎng)必須堅持“理論聯(lián)系實(shí)際”的原則。專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，對于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)具有不可替代的作用，是高等學(xué)校培養(yǎng)人才這一系統(tǒng)工程中的一個重要環(huán)節(jié)。[1，2]

一、學(xué)科背景及問題分析

1.學(xué)科背景

21世紀(jì)被稱為信息時代，信息科學(xué)的基礎(chǔ)是微電子技術(shù)，它屬于教育部本科專業(yè)目錄中的一級學(xué)科“電子科學(xué)與技術(shù)”。微電子技術(shù)一般是指以集成電路技術(shù)為代表，制造和使用微小型電子元器件和電路，實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)功能的新型技術(shù)學(xué)科，主要涉及研究集成電路的設(shè)計、制造、封裝相關(guān)的技術(shù)與工藝。[3]由于實(shí)現(xiàn)信息化的網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)和各種電子設(shè)備的基礎(chǔ)是集成電路，因此微電子技術(shù)是電子信息技術(shù)的核心技術(shù)和戰(zhàn)略性技術(shù)，是信息社會的基石。此外，從地方發(fā)展來看，武漢東湖高新區(qū)正在全力推進(jìn)國家光電子信息產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)，形成了以光通信、移動通信為主導(dǎo)，激光、光電顯示、光伏及半導(dǎo)體照明、集成電路等競相發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局，電子信息產(chǎn)業(yè)在湖北省經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位日益突出，而區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對人才的素質(zhì)也提出了更高的要求。

湖北工業(yè)大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)成立于2007年，完全適應(yīng)國家、地區(qū)經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中對人才的需求，建設(shè)專業(yè)方向?yàn)槲㈦娮蛹夹g(shù)，畢業(yè)生可以從事電子元器件、集成電路和光電子器件、系統(tǒng)（激光器、太能電池、發(fā)光二極管等）的設(shè)計、制造、封裝、測試以及相應(yīng)的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的研究與開發(fā)等相關(guān)工作。電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)自成立以來，始終堅持以微電子產(chǎn)業(yè)的人才需求為牽引，遵循微電子科學(xué)的內(nèi)在客觀規(guī)律和發(fā)展脈絡(luò)，堅持理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密結(jié)合，致力于培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、知識面廣、實(shí)踐能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的微電子專門人才，以滿足我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)對微電子人才的迫切需求。

2.存在的問題與影響分析

電子科學(xué)與技術(shù)是一個理論和應(yīng)用性都很強(qiáng)的專業(yè)，因此培養(yǎng)創(chuàng)新型和實(shí)用型人才必須堅持“理論聯(lián)系實(shí)際”的原則。要想培養(yǎng)合格的應(yīng)用型人才，就必須建設(shè)配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺。然而目前人才培養(yǎng)有“產(chǎn)學(xué)研”脫節(jié)的趨勢，學(xué)生參與實(shí)踐活動不論是在時間上還是在空間上都較少。建立完善的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)可持續(xù)發(fā)展的客觀前提。

二、建設(shè)思路

電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系包括基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)平臺和專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)平臺?；A(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)平臺主要包括大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、電子實(shí)驗(yàn)和計算機(jī)類實(shí)驗(yàn)；專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)平臺即微電子實(shí)驗(yàn)中心，是本文要重點(diǎn)介紹的部分。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系探索過程中重點(diǎn)考慮到以下幾個方面的問題：

第一，突出“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重應(yīng)用、強(qiáng)創(chuàng)新”的微電子人才培養(yǎng)理念。微電子人才既要求具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)（包括基礎(chǔ)物理、固體物理、器件物理、集成電路設(shè)計、微電子工藝原理等），又要求具有較寬廣的系統(tǒng)知識（包括計算機(jī)、通信、信息處理等基礎(chǔ)知識），同時還要具備較強(qiáng)的實(shí)踐創(chuàng)新能力。因此微電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論與實(shí)踐能力的緊密結(jié)合，同時兼顧本學(xué)科實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力的協(xié)同訓(xùn)練，將培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和競爭力的高素質(zhì)人才作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的目標(biāo)。

第二，構(gòu)建科學(xué)合理的微電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，將“物理實(shí)驗(yàn)”、“計算機(jī)類實(shí)驗(yàn)”、“專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”、“微電子工藝”、“光電子器件”、“半導(dǎo)體器件課程設(shè)計”、“集成電路課程設(shè)計”、“微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)”、“集成電路專業(yè)實(shí)驗(yàn)”、“生產(chǎn)實(shí)習(xí)”和“畢業(yè)設(shè)計”等實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，相互貫通，有機(jī)銜接，搭建以提高實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力為主體的“基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練實(shí)踐應(yīng)用能力訓(xùn)練創(chuàng)新能力訓(xùn)練”實(shí)踐教學(xué)體系。

第三，兼顧半導(dǎo)體工藝與集成電路設(shè)計對人才的不同要求。半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)鏈涉及到設(shè)計、材料、工藝、封裝、測試等不同領(lǐng)域，各個領(lǐng)域?qū)θ瞬诺囊蠹扔泄残?，也有個性。為了擴(kuò)展大學(xué)生知識和技能的適應(yīng)范圍，實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須涵蓋微電子技術(shù)的主要方面，特別是目前人才需求最為迫切的集成電路設(shè)計和半導(dǎo)體工藝兩個領(lǐng)域。

第四，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究緊密結(jié)合，推動實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和形式與國內(nèi)外科技同步發(fā)展。倡導(dǎo)教學(xué)與科研協(xié)調(diào)發(fā)展，教研相長，鼓勵教師將科研成果及時融化到教學(xué)內(nèi)容之中，以此提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

三、建設(shè)內(nèi)容

微電子是現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的基石，是我國高新技術(shù)發(fā)展的重中之重，但我國微電子技術(shù)人才緊缺，尤其是集成電路相關(guān)人才嚴(yán)重不足，培養(yǎng)高質(zhì)量的微電子技術(shù)人才是我國現(xiàn)代化建設(shè)的迫切需要。微電子學(xué)科實(shí)踐性強(qiáng)，培養(yǎng)的人才需要具備相關(guān)的測試分析技能和半導(dǎo)體器件、集成電路的設(shè)計、制造等綜合性的實(shí)踐能力及創(chuàng)新意識。

電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)將利用經(jīng)費(fèi)支持建設(shè)一個微電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，具體包括四個教學(xué)實(shí)驗(yàn)室：半導(dǎo)體材料特性與微電子技術(shù)工藝參數(shù)測試分析實(shí)驗(yàn)室、微電子器件和集成電路性能參數(shù)測試與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室、集成電路設(shè)計實(shí)驗(yàn)室、科技創(chuàng)新實(shí)踐實(shí)驗(yàn)室。使學(xué)生具備半導(dǎo)體材料特性與微電子技術(shù)工藝參數(shù)測試分析、微電子器件、光電器件參數(shù)測試與應(yīng)用、集成電路設(shè)計、LED封裝測試等方面的實(shí)踐動手和設(shè)計能力，鞏固和強(qiáng)化現(xiàn)代微電子技術(shù)和集成電路設(shè)計相關(guān)知識，提升學(xué)生在微電子技術(shù)領(lǐng)域的競爭力，培養(yǎng)學(xué)生具備半導(dǎo)體材料、器件、集成電路等基本物理與電學(xué)屬性的測試分析能力。同時，本實(shí)驗(yàn)平臺主要服務(wù)的本科專業(yè)為“電子科學(xué)與技術(shù)”，同時可以承擔(dān)“通信工程”、“電子信息工程”、“計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”、“電子信息科學(xué)與技術(shù)”、“材料科學(xué)與工程”、“光信息科學(xué)與技術(shù)”等10余個本科專業(yè)的部分實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。

（1）半導(dǎo)體材料特性與微電子技術(shù)工藝參數(shù)測試分析實(shí)驗(yàn)室側(cè)重于半導(dǎo)體材料基本屬性的測試與分析方法，目的是加深學(xué)生對半導(dǎo)體基本理論的理解，掌握相關(guān)的測試方法與技能，包括半導(dǎo)體材料層錯位錯觀測、半導(dǎo)體材料電阻率的四探針法測量及其EXCEL數(shù)據(jù)處理、半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)測試、半導(dǎo)體少數(shù)載流子壽命測量、高頻MOS C-V特性測試、PN結(jié)顯示與結(jié)深測量、橢偏法測量薄膜厚度、PN結(jié)正向壓降溫度特性實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。完成形式包括半導(dǎo)體專業(yè)實(shí)驗(yàn)課、理論課程的實(shí)驗(yàn)課時等。

（2）微電子器件和集成電路性能參數(shù)測試與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室側(cè)重于半導(dǎo)體器件與集成電路基本特性、微電子工藝參數(shù)等的測試與分析方法，目的是加深學(xué)生對半導(dǎo)體基本理論、器件參數(shù)與性能、工藝等的理解，掌握相關(guān)的技能，包括器件解剖分析、用圖示儀測量晶體管的交（直）流參數(shù)、MOS場效應(yīng)管參數(shù)的測量、晶體管參數(shù)的測量、集成運(yùn)算放大器參數(shù)的測試、晶體管特征頻率的測量、半導(dǎo)體器件實(shí)驗(yàn)、光伏效應(yīng)實(shí)驗(yàn)、光電導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、光電探測原理綜合實(shí)驗(yàn)、光電倍增管綜合實(shí)驗(yàn)、LD/LED光源特性實(shí)驗(yàn)、半導(dǎo)體激光器實(shí)驗(yàn)、電光調(diào)制實(shí)驗(yàn)、聲光調(diào)制實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。完成形式包括半導(dǎo)體專業(yè)實(shí)驗(yàn)課、理論課程的實(shí)驗(yàn)課時、課程設(shè)計、創(chuàng)新實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計等。

（3）集成電路設(shè)計實(shí)驗(yàn)室側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生初步掌握集成電路設(shè)計的硬件描述語言、Cadence等典型的器件與電路及工藝設(shè)計軟件的使用方法、設(shè)計流程等，并通過半導(dǎo)體器件、模擬集成電路、數(shù)字集成電路的仿真、驗(yàn)證和版圖設(shè)計等實(shí)踐過程具備集成電路設(shè)計的能力，目的是培養(yǎng)學(xué)生半導(dǎo)體器件、集成電路的設(shè)計能力。以美國Cadence公司專業(yè)集成電路設(shè)計軟件為載體，完成集成電路的電路設(shè)計、版圖設(shè)計、工藝設(shè)計等訓(xùn)練課程。完成形式包括理論課程的實(shí)驗(yàn)課時、集成電路設(shè)計類課程和理論課程的上機(jī)實(shí)踐等。

（4）科技創(chuàng)新實(shí)踐實(shí)驗(yàn)室則向?qū)W生提供發(fā)揮他們才智的空間，為他們提供驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)自由命題或進(jìn)行科研的軟硬件條件，充分發(fā)揮他們的想象力，目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與能力，包括LED封裝、測試與設(shè)計應(yīng)用實(shí)訓(xùn)和光電技術(shù)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)。要求學(xué)生自己動手完成所設(shè)計器件或電路的研制并通過測試分析，制造出滿足指標(biāo)要求的器件或電路。目的是對學(xué)生進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的系統(tǒng)訓(xùn)練，加深對所需知識的接收與理解，初步掌握半導(dǎo)體器件與集成電路的設(shè)計方法和對工藝技術(shù)及流程的認(rèn)知與感知。完成形式包括理論課程的實(shí)驗(yàn)課時、創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)節(jié)、生產(chǎn)實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計、參與教師科研課題和國家級、省級和校級的各類科技競賽及課外科技學(xué)術(shù)活動等。

四、總結(jié)

本實(shí)驗(yàn)室以我國微電子科學(xué)與技術(shù)的人才需求為指引，遵循微電子科學(xué)的發(fā)展規(guī)律，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)來促進(jìn)理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新意識，系統(tǒng)了解與掌握半導(dǎo)體材料、器件、集成電路的測試分析和半導(dǎo)體器件、集成電路的設(shè)計、工藝技術(shù)等技能，最終實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、知識面寬、實(shí)踐能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高、適應(yīng)范圍廣的具有較強(qiáng)競爭力的微電子專門人才的目標(biāo)，以滿足我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)對微電子人才的迫切需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉瑞，伍登學(xué).創(chuàng)建培養(yǎng)微電子人才教學(xué)實(shí)驗(yàn)基地的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004，（5）：6-9.

半導(dǎo)體光電技術(shù)范文第4篇

關(guān)鍵詞：自由空間光通訊；激光器；光電探測器；光學(xué)濾波器

中圖分類號：TN929.11

自由空間的光通信技術(shù)是一種以激光為主要的信息載體的通信技術(shù)，按不同的傳輸介質(zhì)可以分為大氣激光和星際激光通信。而且由于自由空間光擁有速率高和頻帶以及安裝方便，還有一定的高度保密性等的特點(diǎn)，近年來已經(jīng)受到了人們的重視，得到了很好的發(fā)展。大氣激光通信因?yàn)槭艿酱髿獾男诺篮筒涣辑h(huán)境的影響，所以一般只能是作為短距離間的通信和應(yīng)急的通信手段，因?yàn)橛钪婵臻g是在真空的狀態(tài)下的，所以激光束在這個空間是受不到任何的干擾的，所以星際的激光通信就越來越受到人們的關(guān)注，許多的國家都開始在加大對星際激光通信的研究，也取得了許多好的成果。由于通信技術(shù)的不斷的發(fā)展，保密通信也開始運(yùn)用到現(xiàn)代化的戰(zhàn)爭中，以前的有線和無線技術(shù)的保密性都夠強(qiáng)，容易泄露軍事機(jī)密，而自由空間的光通信是一種保密性嫉妒強(qiáng)的通訊技術(shù)。本文主要就是分析自由空間光通信技術(shù)中的主要的光電器件的現(xiàn)狀。

1 自由空間光通信系統(tǒng)中的激光器

自由空間光通信系統(tǒng)中的激光器的作用就是產(chǎn)生激光信號并且形成一道光束發(fā)射到空中，激光器是整自由空間光通信系統(tǒng)中關(guān)鍵性的器件，自由空間光通信系統(tǒng)中的激光器的好壞會直接的影響到通信的可以達(dá)到的最遠(yuǎn)距離，還會對通信的質(zhì)量造成很大的影響，對于整個通信系統(tǒng)的整體的性能也有較大的影響，所以選擇好的激光器是十分的重要的。一般對于激光器的要求首先就是要有良好的輸出功率，而發(fā)射出的波長要與傳輸?shù)慕橘|(zhì)的低耗能區(qū)相配，其次發(fā)射的頻率必須性對穩(wěn)定，調(diào)節(jié)與設(shè)置比較的方便，有比較大的調(diào)制速率，最后就是體積一定要輕，重量要比較輕，耗電量要最少，使用壽命要長，運(yùn)行的效率要高，還要方便集成和保養(yǎng)維護(hù)。當(dāng)下在光通信中的最常見的激光器是CO2激光器和半導(dǎo)體的激光器等。

1.1 CO2激光器

CO2激光器是一種輝光放電混合體性質(zhì)的激光器，它的激光輻射不僅僅是可以很好的透過大氣傳進(jìn)行遠(yuǎn)距離的輸送，它光束的相干性也十分的好。CO2激光器發(fā)射光的頻率十分的穩(wěn)定，還可以實(shí)現(xiàn)單模式的運(yùn)行，它可以進(jìn)行連續(xù)不斷的輻射，還可以進(jìn)行脈沖式的輻射。CO2激光器因?yàn)閷δ芰坑辛己玫霓D(zhuǎn)換效率，而且發(fā)射出的光束的質(zhì)量好，運(yùn)行的功率大，又可以連續(xù)的輸出以及脈沖式的輸出，運(yùn)行所需的費(fèi)用也比較的低，所以成為用途最廣泛的一種激光器。伴隨著對CO2激光器的不斷研發(fā)，新的技術(shù)也開始運(yùn)用到其中，將會研發(fā)出體積更小和功率更強(qiáng)以及光束質(zhì)量更好的不同類型的CO2激光器。

1.2 半導(dǎo)體激光器

已有的半導(dǎo)體的激光工作物質(zhì)有幾十種，而且對其的研究也已經(jīng)十分的成熟，比如砷化鎵和摻鋁砷化鎵等。和其他的不同種類的激光器相比，這種半導(dǎo)體式的激光器是經(jīng)由電子―光子的轉(zhuǎn)換器，所以它的轉(zhuǎn)換效率是極高的，而且半導(dǎo)體式的激光器可以覆蓋的波段的范圍也是十分的廣泛的[1]。利用不同的半導(dǎo)體有源材料和多遠(yuǎn)化合物半導(dǎo)體不同的組分，可以得到更廣的激光輻射波長，所以可以滿足不同的需求。隨著半導(dǎo)體激光器輻射的波長的不斷的增大，半導(dǎo)體的使用的壽命也會增長許多，最長的使用壽命可以達(dá)到106個小時，因?yàn)榘雽?dǎo)體激光的體積和重量都很小，所以整個的半導(dǎo)體的激光器的制作工藝是可以和半導(dǎo)體的電子器件與集成電路的生產(chǎn)工藝進(jìn)行結(jié)合的，這就給其他的器件實(shí)現(xiàn)單片光電子集成提供了很大的便利性。最近這幾年隨著對超晶格技術(shù)和器件結(jié)構(gòu)研究的不斷成熟，半導(dǎo)體激光器可以連續(xù)輸出的功率增加到了120瓦，目前半導(dǎo)體激光器因?yàn)轶w積和重量小，還有對電光裝換的效率極其的高，使用的壽命也長并且比較容易調(diào)節(jié)控制等一系列的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為了激光大氣通信的首先激光器。半導(dǎo)體式的激光器有一個明顯的缺點(diǎn)就是容易受到環(huán)境溫度的影響。

2 自由空間光通信系統(tǒng)中的光電探測器

光電探測器是激光通信系統(tǒng)中的核心的部件，它是利用干光信號進(jìn)行接收與轉(zhuǎn)換的，一般對光通信系統(tǒng)候中光電探測器的要求就是能夠?qū)λ械墓獠ㄓ懈叨鹊拿舾卸?，要與光源進(jìn)行發(fā)射的譜線相匹配，而且要有足夠的頻帶寬度可以滿足接收的光信號的帶寬，在對信號接收的整個的過程中，接受的信號中所夾雜的噪聲要小，而且對于外界的環(huán)境的敏感度不可以太高，也就是在外界的環(huán)境有所改變時還是要保持一定的穩(wěn)定性。

Si光電二極管是光伏探測器的一種，光伏探測器在對比較微弱的快速的光信號探測方面有很好的效果，而且伴隨著光電技術(shù)的不斷的發(fā)展，光信號在探測的靈敏度與頻率等方面都有很好的提高，Si光電二極管擁有效率高和噪聲小以及反映快等優(yōu)點(diǎn)，而且它的耗電量少并且體積小壽命長，結(jié)構(gòu)也十分的簡單，使用起來也很方便。雖然它的光―電轉(zhuǎn)換的速度緩慢以及探測是進(jìn)行調(diào)制的頻率也比較的低，但是還是利大于弊的。

3 自由空間光通信中的光學(xué)濾波器

自由空間中光通信中的光學(xué)濾波器可以對光源發(fā)出的光場進(jìn)行接收時，可以最大限度的減少噪聲。在光電通信系統(tǒng)中，對光學(xué)濾波器的要求有，首先是要有良好的波長，還要與激光器相適應(yīng)。由于激光器的波長會隨著溫度的變化而改變，在對溫度沒有進(jìn)行控制的情況下，如果外界的環(huán)境發(fā)生較大的改變，那么就會影響到激光器的波長產(chǎn)生改變，最終會影響對信號的有效接收。

干涉濾波器主要是運(yùn)用反射的波之間的相互延長與抵消來提供選擇性的濾波，這種光學(xué)濾波器可以設(shè)計成在某些波長的內(nèi)部反射中，而且在波長上還可以進(jìn)行相互的抵消，這種干涉濾波器可以被設(shè)計成很多的不同種類的多層的介質(zhì)濾波器，經(jīng)過適當(dāng)?shù)膶φ凵渎实陌才?，可以從襯底上反射的場所需要的波長進(jìn)行一定程度的波長加強(qiáng)。一般的帶有尖銳的干涉濾波器只是會沿著準(zhǔn)直軸進(jìn)入到濾波器的聚光的設(shè)計中，一般適度的相移都是經(jīng)過材料的不同的厚度來維持的[2]。

在空間的激光通信的過程中，有許多的隨機(jī)和持續(xù)性的干擾，一些太陽的輻射在進(jìn)行通訊的過程中就會利用星際和其他的散射體的散射在進(jìn)入接受天線的過程中，就會造成很強(qiáng)的噪音。在整個的通信過程中，因?yàn)楣馔ㄐ判诺酪呀?jīng)建立了，所以使得通信激光的額發(fā)散角變小。在這種情況下，只有通過空間的濾波，才可以使得少量的背景光可以進(jìn)入到接收機(jī)內(nèi)，而且進(jìn)入到接收機(jī)內(nèi)的通信激光是比較的強(qiáng)的。所以在通信機(jī)中運(yùn)用納米寬帶的干涉濾光器能夠很好的消除背景光的干擾。

4 結(jié)束語

通過對自由空間光通信中光電子器件的現(xiàn)狀的分析，可以看出目前在光通信中經(jīng)常使用的激光器是CO2激光器，它是達(dá)到遠(yuǎn)距離的通信效果的首先設(shè)備。半導(dǎo)體的激光器因?yàn)槠湓诜较蛐院拖喔尚缘确矫姹容^的弱，所以是近距離之間的通信光源的首先。光電探測器是整個激光通信系統(tǒng)的核心部件，Si光電二極管因?yàn)楣怆娹D(zhuǎn)換速度較慢和探測調(diào)制頻率較低等缺陷，所以比較的適應(yīng)與小容量的光通信系統(tǒng)中。干涉濾光器是空間通信中十分常見的一種濾波器，它可以有效的減少背景光的干擾，可以很高的對準(zhǔn)系統(tǒng)，可以接受的信號的噪比十分的高。自由空間光通信技術(shù)在將來會成為一種十分有效的通信手段。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃德修，劉雪峰.半導(dǎo)體激光器及其應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2009.

[2]楊祥林.光纖通信系統(tǒng)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.

半導(dǎo)體光電技術(shù)范文第5篇

光電子產(chǎn)業(yè)包括信息光電子、能量光電子、消費(fèi)光電子、軍事光電子、軟件與網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。光電子技術(shù)不僅全面繼承兼容電子技術(shù),而且具有微電子無法比擬的優(yōu)越性能，更廣闊應(yīng)用范圍，光電子產(chǎn)業(yè)成為21世紀(jì)最具魅力的朝陽產(chǎn)業(yè)。

科學(xué)家預(yù)言，隨著光電子潛力的發(fā)掘，這一行業(yè)的產(chǎn)值將在2010年達(dá)到50000億美元，成為21世紀(jì)最大產(chǎn)業(yè)。

新型液晶顯示器背光源制備及全色顯示器研究

項(xiàng)目簡介：該項(xiàng)目合成了高效且寬帶光譜的白光材料（Zn(BTZ)2），確定其光致發(fā)光主峰及范圍；制備了兩類新型單一發(fā)光層的白色有機(jī)電致發(fā)光器件（OLED）：摻雜型Zn(BTZ)2器件和混合型LPPP器件；進(jìn)行了器件發(fā)光性能研究，研究了產(chǎn)生白光的激發(fā)過程和提高效率的途徑；進(jìn)行了器件用于液晶顯示的背光源的研究，做出兩類較大面積均勻的背光源，達(dá)到可使用水平；將器件與光學(xué)濾色片結(jié)合得到全色顯示，測量了所得三基色發(fā)光強(qiáng)度、色度與光譜，混色后獲彩色光；進(jìn)行了柔性O(shè)LED研究，并做出相應(yīng)的器件。

超高亮LED

項(xiàng)目簡介：超高亮LED是指用四元系材料AlGaInP生產(chǎn)的紅、橙、黃色超高亮度LED和用四元系材料AlGaInN（亦稱為GaN基材料）生產(chǎn)的藍(lán)色、綠色、紫色和紫外光超高亮度LED。產(chǎn)品的主要技術(shù)性能如下：超高發(fā)光強(qiáng)度，Iv最高可達(dá)10cd以上。比傳統(tǒng)LED的光強(qiáng)高出幾十倍，可作為小型照明光源。發(fā)光顏色全：包括紅、黃、綠、藍(lán)、白、紫等可見光區(qū)域的各個波段， 波長λD：400～660nm。功耗?。鹤鳛檎彰鞴庠?，超高亮LED與傳統(tǒng)光源相比，功耗僅為傳統(tǒng)光源的十分之一?？轨o電能力強(qiáng)，GaN基LED的ESD值為500V以上。指向性好，半強(qiáng)度角θ1/2可達(dá)120度以上。

LED非點(diǎn)陣大面積平面發(fā)光技術(shù)

項(xiàng)目簡介：LED非點(diǎn)陣大面積平面發(fā)光技術(shù)術(shù)采用了先進(jìn)的半導(dǎo)體光源、獨(dú)特的光學(xué)設(shè)計和工藝材料，形成高效導(dǎo)光系統(tǒng)，制成了平板化、大面積、均勻發(fā)光的器件。該成果工作原理正確，思路新穎，選材科學(xué)，在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了LED由點(diǎn)光源向大面積平面光源的轉(zhuǎn)換，具有創(chuàng)新性，達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)水平。

網(wǎng)絡(luò)直聯(lián)式農(nóng)藥殘留測定儀及分布式監(jiān)控系統(tǒng)

項(xiàng)目簡介：該課題針對農(nóng)藥殘毒速測儀的應(yīng)用環(huán)境和政府對農(nóng)藥殘毒進(jìn)行監(jiān)測的需求專門設(shè)計簡便可靠的農(nóng)藥殘毒速測儀，并采用新型半導(dǎo)體光源，不需要濾光片，避免了使用傳統(tǒng)的鹵素?zé)艏討]光片作為光源，光源壽命短而且濾光片容易長霉的缺點(diǎn)，而且能夠達(dá)到快速檢測的功能，1分鐘可完成檢測，可即時輸出檢測數(shù)據(jù)并能保存歷史數(shù)據(jù)，并集成圖形點(diǎn)陣液晶顯示屏、具備高速微型打印機(jī)、大容量存儲器。

意義：該課題研制的網(wǎng)絡(luò)直聯(lián)式農(nóng)藥殘留測定儀及分布式監(jiān)控系統(tǒng)靈敏度高、穩(wěn)定性好，檢測結(jié)果準(zhǔn)確可靠，完全滿足了農(nóng)殘檢測需要，其質(zhì)量和性能在國內(nèi)同類產(chǎn)品中居領(lǐng)先水平。

貼片式大功率LED信號燈

項(xiàng)目簡介：該項(xiàng)目是一項(xiàng)采用貼片式大功率LED光源，綜合了光學(xué)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及電子設(shè)計的新型交通信號燈產(chǎn)品。采用新材料、新光源，生產(chǎn)工藝簡單，提高了發(fā)光效率，降低了能耗。在光學(xué)設(shè)計上打破傳統(tǒng)LED一一對應(yīng)的配光方式，采用反射與折射相結(jié)合、聚散結(jié)合、光束重組的方式，達(dá)到利用率高、均勻性好的特點(diǎn)，無以往信號燈產(chǎn)品易產(chǎn)生暗斑這一致命缺陷。由于整燈光源管數(shù)小，因此其生產(chǎn)工藝比之普通LED信號燈大大簡單。能容許較大范圍的電流，能適應(yīng)不太穩(wěn)定的電網(wǎng)波動。既保證了散熱效果，又保證了密封性能，較好的解決了兩者矛盾。使用壽命長，免于維護(hù)。

1W聚光型白光功率半導(dǎo)體發(fā)光二極管

項(xiàng)目簡介：聚光型白光功率半導(dǎo)體發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)主要是由功率型LED芯片、熱沉底座和光學(xué)系統(tǒng)組成，藍(lán)色發(fā)光芯片裝于散熱良好的引線框架上，光學(xué)透鏡覆蓋芯片上形成一定的光學(xué)空間分布，同時保護(hù)芯片，透鏡與芯片之間填充柔性硅膠以保護(hù)芯片和金絲。該項(xiàng)目采用蘭色芯片上涂覆YAG熒光粉，通過混光后產(chǎn)生白光，制備方法比較簡單，成本也相對較低。

意義：功率型超高亮LED是一種高效的環(huán)保的綠色固體光源，具有壽命長，功耗小，亮度高，低維護(hù)等特點(diǎn)，將取代白熾燈和熒光燈等傳統(tǒng)玻殼照明光源。

一種自動調(diào)節(jié)光亮的數(shù)碼攝像頭

項(xiàng)目簡介：該成果公開了一種自動調(diào)節(jié)光亮的數(shù)碼攝像頭。其技術(shù)方案的要點(diǎn)是，數(shù)碼攝像頭主體是一個“”字形結(jié)構(gòu)，在其兩側(cè)安裝發(fā)光二極管以照射光亮，光源感光器安裝在上部，機(jī)芯內(nèi)部加入一個光亮度調(diào)節(jié)器，由于自帶光源，因此能在沒有光亮的環(huán)境下，可以正常攝取被拍攝人物的影像。數(shù)碼攝像頭體積小，重量輕、耗電省、壽命長，制造成本低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，便于在網(wǎng)吧，學(xué)校，家庭和辦公環(huán)境中使用。

分子基和有機(jī)/無機(jī)復(fù)合光電子材料的設(shè)計、合成及應(yīng)用

項(xiàng)目簡介：該項(xiàng)目的實(shí)施包括從配體、配合物的設(shè)計、合成與篩選，無機(jī)和有機(jī)材料的制備與功能團(tuán)的修飾、結(jié)構(gòu)確定、光物理性質(zhì)、光致和電致發(fā)光研究以及分子組裝及材料的應(yīng)用開發(fā)。其設(shè)計合成羥基、雙鍵或炔基等配體與金屬銅、鋅、金、鉑形成的單體、多核和高聚物分子基光電子材料，通過進(jìn)行X射線衍射結(jié)構(gòu)確定、光致和電致發(fā)光測定、發(fā)射和猝滅與環(huán)境的關(guān)系研究、激發(fā)光譜和瞬態(tài)時間分辨吸收光譜測定，來探討發(fā)生的起源、激發(fā)態(tài)的結(jié)構(gòu)、收買、譜學(xué)規(guī)律以及電荷轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)移規(guī)律。

意義：在此基礎(chǔ)上，設(shè)計和合成出高量子效率，有較佳應(yīng)用價值的發(fā)光材料。

激光與光電子技術(shù)在生物組織光學(xué)特性測量中的應(yīng)用及其醫(yī)用新技術(shù)

項(xiàng)目簡介：該項(xiàng)目主要內(nèi)容包括：創(chuàng)建生物組織光學(xué)新體系，開拓人體組織光學(xué)性質(zhì)的新測定方法和新技術(shù)。激光熒光法肺癌定位的彩圖像技術(shù)與系統(tǒng)，采用“共軸微光－熒光肺癌診斷和定位儀器”技術(shù)，研制激光熒光法肺癌定位彩圖像裝置。激光血管外照射技術(shù)與儀器，開拓激光血管外照射治療技術(shù)，完成治療用激光劑量參數(shù)的活體測量，研制半導(dǎo)體激光治療機(jī)。

意義：組織光學(xué)體系獨(dú)創(chuàng)性的構(gòu)建與論述以及測定人體組織光學(xué)性質(zhì)的新方法與新技術(shù)，為開拓激光技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新應(yīng)用建立了基礎(chǔ)?！凹す鉄晒夥ǚ伟┒ㄎ坏牟蕡D像裝置”實(shí)現(xiàn)了肺癌早期診斷與實(shí)時定位。

可協(xié)變硅絕緣襯底上生長寬禁帶半導(dǎo)體碳化硅外延材料及器件制備

項(xiàng)目簡介：該項(xiàng)目屬新材料領(lǐng)域的半導(dǎo)體新型基底晶體材料，是在非晶層上的納米晶體薄膜上，制備寬禁帶半導(dǎo)體碳化硅外延薄膜。其核心技術(shù)是采用低維化的納米晶體薄膜其晶格常數(shù)的可協(xié)變性，來提高其上生長的外延薄膜的晶體質(zhì)量。該項(xiàng)目技術(shù)思想具有重大的原始創(chuàng)新性，屬于國際領(lǐng)先的技術(shù)。項(xiàng)目正在開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的核心專利。項(xiàng)目將解決在價格低廉的硅可協(xié)變基底上，生長稀有半導(dǎo)體如碳化硅等寬禁帶材料。項(xiàng)目將推動我國在高頻、高溫、大功率和紫外光電子等領(lǐng)域的發(fā)展。

意義：該項(xiàng)目的可協(xié)變硅襯底技術(shù)，可以大幅度提高傳統(tǒng)硅襯底材料的附加值；在其上生長的碳化硅等寬禁帶半導(dǎo)體材料，在高頻、高溫、大功率、及藍(lán)光和紫外光電子領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

HWD11201多功能溫控系統(tǒng)MTCS數(shù)據(jù)采集電路

項(xiàng)目簡介：HWD11201多功能溫控系統(tǒng)MTCS數(shù)據(jù)采集電路是一小型、安全、精密的單片溫度控制電路。其功能完善，具備有：9600bit/s固定波特率的通信串口，與HWD1709數(shù)字編碼感溫電路專用單總線口，內(nèi)部模糊處理邏輯塊，高低溫報警觸發(fā)器，一個基準(zhǔn)壓源、一個8位的A/D轉(zhuǎn)換器以及內(nèi)部邏輯控制電路。該片可完成溫度控制、報警輸出的全部控制功能。它主要用于珀爾帖效應(yīng)模塊的控制。它可維持±0.35°C 的溫度穩(wěn)定性，具備電壓超限保護(hù)。主要應(yīng)用于激光器、半導(dǎo)體激光二極管、EDFA光放大器以及各類環(huán)境控制、過程監(jiān)控系統(tǒng)中。

意義：該電路的需求量較大，應(yīng)用前景廣泛。目前, 半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用覆蓋了整個光電子學(xué)領(lǐng)域，全世界的激光器市場每年的份額達(dá)數(shù)百億美元。其技術(shù)已成為當(dāng)今光電子科學(xué)的核心技術(shù)，在工業(yè)、醫(yī)療、信息顯示等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，對軍事領(lǐng)域的跟蹤、制導(dǎo)、武器模擬、點(diǎn)火引爆、雷達(dá)等諸多方面更具有重要作用。

新型光電化學(xué)太陽能電池

項(xiàng)目簡介：新型光電化學(xué)太陽能電池是上個世紀(jì)90年代初期出現(xiàn)的一類新型太陽能電池。本課題組研制出新型太陽能電池多種。電解質(zhì)材料的設(shè)計方面：采用聚乙二醇等作為溶劑在高溫下溶解I^-/I^(3-)電解質(zhì)，在室溫下固化。采用丙烯酸單體溶解電解質(zhì)，在催化劑作用下，室溫自交聯(lián)，形成固體電解質(zhì)。二氧化鈦多孔膜制備方面：采用水熱法生長出符合要求的二氧化鈦納米晶，通過酸處理，改善二氧化鈦納米多孔膜的表面結(jié)構(gòu)活性；載流子傳輸機(jī)理方面：提出了空穴向?qū)﹃帢O（正極）的遷移是通過電子-離子氧化還原過程實(shí)現(xiàn)。在器件組裝方面：組裝了幾種光電化學(xué)太陽能電池。

意義：研究結(jié)果在新材料設(shè)計、新型半導(dǎo)體材料、光電功能材料、光電子學(xué)、光電子器件等方面具有重要的科學(xué)意義，在太陽能開發(fā)方面具有良好的應(yīng)用前景。

新型GaAs基近紅外低維結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體光電材料與器件

項(xiàng)目簡介：該項(xiàng)目全面開展了GaAs基1.0-1.6微米材料生長、低維結(jié)構(gòu)物理、激光器與探測器制備等研究工作，得到國家科技部、自然科學(xué)基金委、中科院創(chuàng)新工程等的支持，取得一系列具有國際反響的研究成果：GaAs基近紅外材料能帶結(jié)構(gòu)、發(fā)光物理特性理論研究；GaAs基近紅外低維材料生長、發(fā)光物理特性實(shí)驗(yàn)研究；GaAs基近紅外激光器和探測器實(shí)驗(yàn)研究。上

意義：述研究成果標(biāo)志著我國砷化鎵基近紅外光電子材料與器件研究水平進(jìn)入世界先進(jìn)行列。

SOI光波導(dǎo)單模條件研究及特殊功能光波導(dǎo)器件設(shè)計制備技術(shù)

項(xiàng)目簡介：該項(xiàng)目為SOI光子集成，它的首要問題是確定精確的單模傳輸條件、設(shè)計制備性能優(yōu)異的特種功能光波導(dǎo)器件結(jié)構(gòu)、解決同單模光纖的高效率耦合以及縮小芯片尺寸提高集成度。單模傳輸條件是一切光波導(dǎo)器件設(shè)計的基礎(chǔ)，精確單模條件的獲得對于指導(dǎo)光波導(dǎo)器件的設(shè)計具有重要意義。

意義：該項(xiàng)目在SOI光子集成和光電子集成方面進(jìn)行了系統(tǒng)而深入的研究工作，特別是在特殊功能新型SOI光波導(dǎo)器件的設(shè)計制備及大規(guī)模光子集成芯片研制方面，均有多項(xiàng)創(chuàng)新性成果，始終走在國際的前列。

大規(guī)模SOI光波導(dǎo)光開關(guān)陣列集成技術(shù)

項(xiàng)目簡介：該項(xiàng)目為研究性能優(yōu)異的光開關(guān)，它是實(shí)現(xiàn)高速大容量全光網(wǎng)的首要問題之一。該項(xiàng)目在國際上首次將模斑變換器和微型反射鏡集成到SOI光開關(guān)陣列中，首次研制成功了集成度為8×8和16×16 的SOI光波導(dǎo)開關(guān)陣列，其綜合技術(shù)指標(biāo)在國際上處于領(lǐng)先地位，由于研制的SOI光開關(guān)陣列其制備工藝同目前發(fā)展十分成熟的微電子標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝完全兼容，因此制造成本非常低廉。

意義：與國際上已經(jīng)商用的MEMS光開關(guān)、聚合物及SiO2波導(dǎo)光開關(guān)相比，SOI波導(dǎo)光開關(guān)在開關(guān)速率、長期使用可靠性、制造成本方面具有很大的優(yōu)勢，特別是SOI波導(dǎo)光開關(guān)具備同硅基光電子器件，因此SOI波導(dǎo)光開關(guān)陣列的研制成功具有很大的技術(shù)推動意義。

多媒體高清晰教學(xué)及多用途背投顯示設(shè)備

項(xiàng)目簡介：該項(xiàng)目采用高倍短焦鏡頭，使1.5米內(nèi)屏幕顯示100英寸，而且四角邊沿畫面清晰不變形；光學(xué)反光器件采用高尖端紫外線濾過技術(shù)，純色光達(dá)到90%以上，避免紫外線對人體及眼睛的傷害；高效節(jié)能電源、追光電子元件的開發(fā)，使500W的電源達(dá)到1500W的光效；光源發(fā)光持久，延緩衰減，使使用壽命從原來的1000小時延長到8000小時；自動溫控，預(yù)期達(dá)到自動調(diào)溫，使整機(jī)連續(xù)工作百小時以上無障礙。

意義：該顯示設(shè)備是是現(xiàn)代化建設(shè)必要設(shè)備，發(fā)展前景非常廣闊。

PON用突發(fā)式光模塊

項(xiàng)目簡介：該模塊主要包括BPON ONU突發(fā)式光模塊、EPON ONU突發(fā)式模塊、EPON OLT突發(fā)式光模塊。該系列模塊主要應(yīng)用于以PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）接入技術(shù)為主的寬帶光接入網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)光纖到戶。突發(fā)模式光收發(fā)模塊是PON系統(tǒng)中的物理層器件。BPON/EPON ONU側(cè)的光模塊能夠迅速打開/開斷激光器。而OLT側(cè)的光模塊是要求能夠在短時間內(nèi)正確恢復(fù)不同ONU發(fā)送的不同功率的光信號。

意義：OLT模塊最關(guān)鍵的指標(biāo)是突發(fā)接收時北京時間，光接收靈敏度、飽和光功率，及相鄰光信號所允許的動態(tài)范圍。

寬帶可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器

項(xiàng)目簡介：該課題研究了四種基于InP材料的單片集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于InP襯底的較靈活的能帶剪裁，為光電子器件的多功能單片集成打下了基礎(chǔ)；采用量子阱混雜技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了75nm的量子阱帶隙波長藍(lán)移量，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了取樣光柵分布布拉格反射寬帶可調(diào)諧激光器，在增益區(qū)電流為150mA時，激光器芯片的輸出功率達(dá)到了9mW，單模調(diào)諧范圍最高達(dá)41nm，寬帶可調(diào)諧激光器組件輸出功率大于0dBm；成功研制出一套基于LabVIEW軟件平臺的自動化的寬帶可調(diào)諧SG-DBR激光器波長測試控制系統(tǒng)，提出了一種利用輸出光的邊模抑制比，從調(diào)諧數(shù)據(jù)庫中篩選出激光器模式穩(wěn)定工作點(diǎn)的算法，應(yīng)用該系統(tǒng)對研制的SG-DBR激光器進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)測試和波長查詢，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、波長控制精度高，波長控制誤差不超過±0.02nm；還研制了可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的多路程控電流源，為寬帶可調(diào)諧激光器的實(shí)用化奠定了基礎(chǔ)。

CMOS圖像傳感器

項(xiàng)目簡介：該項(xiàng)目調(diào)整CMOS工藝和結(jié)構(gòu)，設(shè)計出N型襯底的CMOS圖像傳感器，采用0.18um工藝，并成攻流片；襯底和外延層使用不同類型的半導(dǎo)體材料，構(gòu)成一個PN結(jié)，在反偏時會在襯底和電荷收集區(qū)之間形成勢壘，阻礙襯底中的噪聲電荷通過外延層流向電荷收集區(qū)，抑制像素之間的串?dāng)_。在除感光單元陣列的電路下注入深層的P阱或者N阱，防止襯底和電路之間發(fā)生閂鎖效應(yīng)；提出新結(jié)構(gòu)的光電二極管來提高其量子效應(yīng)、降低噪聲、提高光電子轉(zhuǎn)化效率；采用sensor架構(gòu)，有效減少串?dāng)_；進(jìn)行了顏色糾正；對A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，電路幾乎沒有靜態(tài)電量消耗。采用了高精度的A/D模塊、相關(guān)雙采樣(CDS)、FPN消除算法，能夠使圖像更為平滑。

紅外傳感全自檢光電保護(hù)裝置

項(xiàng)目簡介：該項(xiàng)目主要研究和解決了小型化的電子電路原理和結(jié)構(gòu)、對接擴(kuò)展技術(shù)―模塊化電路結(jié)構(gòu)、提高檢測精度技術(shù)、保證適當(dāng)檢測距離―保護(hù)長度的技術(shù)、抗干擾技術(shù)、濾波技術(shù)、光電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、多種安裝技術(shù)、減振技術(shù)、安全可靠性能―全自檢技術(shù)等相關(guān)技術(shù)。通過解決了一系列問題，使成果技術(shù)達(dá)到了較高檢測精度，保證適當(dāng)?shù)臋z測距離，全自檢安全可靠性能，安裝使用方便，外形小巧美觀，價格較為經(jīng)濟(jì)的市場期望。

意義：該項(xiàng)目技術(shù)成果的市場前景是相當(dāng)廣闊和有生命力的。

硅基發(fā)光材料研究

項(xiàng)目簡介：該成果采用摻鈦化學(xué)腐蝕法成功制備了發(fā)光穩(wěn)定和發(fā)光均勻的多孔硅，采用H_2O_2催化方法制備了形貌更平整、細(xì)密、均勻的多孔硅。并通過對多孔硅在不同激光功率下的Raman光譜和光致發(fā)光譜的研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)激光功率增大到某一值時，晶格畸變使多孔硅由線性轉(zhuǎn)變?yōu)楣庵路蔷€性材料，引起非線性吸收系數(shù)增大，導(dǎo)致光致發(fā)光譜的明顯增強(qiáng)。

意義：研究成果對于硅基發(fā)光材料的理論研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究具有顯著的實(shí)際意義，對推動硅基光電子集成技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。

單片集成光器件關(guān)鍵技術(shù)研究

該項(xiàng)目簡介：項(xiàng)目采用自主開發(fā)軟件建立了一套集模擬仿真與CAD功能于一體的光電集成器件設(shè)計軟件平臺；開發(fā)了包括MOCVD外延、光刻、腐蝕、光柵等各道工藝的RWG、DC-PBH類型單片集成芯片關(guān)鍵工藝技術(shù)和光電集成相關(guān)的凸點(diǎn)flip chip倒裝焊技術(shù)，建立并完善了單片/混合集成器件OEIC工藝技術(shù)制作平臺，并具備了批量生產(chǎn)能力；對所設(shè)計的混合集成器件進(jìn)行工藝驗(yàn)證，建立并完善了設(shè)計和制作平臺，發(fā)展相應(yīng)的工藝制作、耦合封裝和模塊設(shè)計技術(shù)。

意義：該成果完成了針對典型的混合集成光電子(OEIC)器件2.5Gb/s混合集成光發(fā)射機(jī)與光接收機(jī)模塊進(jìn)行的設(shè)計開發(fā)和工藝驗(yàn)證，提高了我國集成光器件整體制作技術(shù)水平，處于國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平。

紅外電子材料的優(yōu)化設(shè)計研究

項(xiàng)目簡介：該項(xiàng)目的最重要特色就是將研究目的設(shè)定在解決我國國防戰(zhàn)略性高技術(shù)發(fā)展中紅外光電子材料這類瓶頸性技術(shù)上單一的跟蹤性工藝研究模式。具體是在我國紅外光電子材料發(fā)展中提出針對制備工藝中遇到的基本物理問題進(jìn)行系統(tǒng)的研究，逐步地提出與工藝研究一起建立可優(yōu)化材料的設(shè)計平臺。而最重要的創(chuàng)新點(diǎn)是提出了材料芯片這一最新發(fā)展起來的技術(shù)在項(xiàng)目研究中的開拓性應(yīng)用。

在藍(lán)寶石襯底上研制ZnO同質(zhì)pn結(jié)及其電致發(fā)光

項(xiàng)目簡介：該項(xiàng)目利用分子束外延設(shè)備研制高載流子濃度的P型ZnO材料及ZnO P-N結(jié)紫外發(fā)光二極管和激光器。該項(xiàng)目選擇在價格適宜、工藝成熟的藍(lán)寶石（Al_2O_3）襯底上開展p型ZnO的制備及相關(guān)結(jié)型器件的研究工作，在國內(nèi)首次獲得了室溫下光泵浦的紫外受激發(fā)射；制備出低阻p型ZnO薄膜材料，載流子濃度最高達(dá)到10^(19)/cm^3；研制了ZnO同質(zhì)pn結(jié)，在室溫下觀測到了來自同質(zhì)結(jié)電泵藍(lán)紫色發(fā)光。

意義：該成果達(dá)到和國外同步發(fā)展，在國內(nèi)器件研制方面處于領(lǐng)先水平，對于探索制備實(shí)用型ZnO結(jié)型發(fā)光和激光器件的途徑，具有重要研究價值。

新型微片激光材料與器件研究