電子材料

英國元素六公司推出最新量子器件級金剛石材料

英國元素六（Element Six）公司推出通用化學氣相沉積（CVD）量子級金剛石材料DNV—B14 ，有望成為制作磁場器件、射頻傳感器、固態陀螺儀和室溫磁化器等量子器件的理想材料。DNV—B14 可提供均勻和高密度的氮空位（NV）自旋中心，與DNV 系列的第1種材料DNV—B1 相比，氮空位密度增加了10倍以上。元素六公司是金剛石和超硬材料制造領域的先驅，其工程級金剛石材料已實現多項量子研究突破，包括倫敦帝國學院開發的世界上第一個連續波的室溫固態激光器、洛克希德·馬丁公司新型磁力計等。（工業和信息化部電子科學技術情報研究所）

韓國研究人員開發出世界最小量子隨機數發生器芯片

韓國原子能研究所（KAERI）和電子和電信研究所（ETRI）的研究人員開發出一款用于量子隨機數發生器（QRNG）的核心芯片，該芯片可高速提供真隨機數，從根本上防止黑客入侵。

研究人員通過將β量子隨機數發生器縮小為1.5mm的芯片，開辟了商業化的道路。同時，該團隊將嘗試最大限度地提高β量子隨機數發生器芯片的性能，并促進用于密碼通信市場的商業化用于小型物聯網。

據悉，隨機數生成器用于計算機、移動通信等領域的信息加密。但由于沒有單獨物理設備的算法生成的偽隨機數，擁有一個弱點，即隨著黑客技術的進步，算法可以被解密。而β量子隨機數發生器可廣泛用于私人和軍事物聯網，因為它們可以顯著提高安全性。

ETRI負責人表示，“如果這項技術實現商業化，它將成為最終的休戰隨機數發生器，可以安裝在所有類型的計算機、安全系統、處理器和物聯網模塊中。”

該研究所表示，研究人員通過應用低噪聲互補金屬氧化物半導體（CMOS）和鍍上極少量鎳—63的薄膜制造等技術，使β量子隨機數發生器的核心電路小型化。為了捕捉到能量小的β射線信號，必須降低半導體本身的噪聲。使用低噪聲CMOS技術，可以集成信號處理電路，從而減小尺寸和降低噪聲。（中國半導體行業協會）

世界最高4 800萬像素硅基液晶芯片即將量產

2021年中國國際服務貿易交易會上，來自江門的五邑大學中國科學院半導體研究所數字光芯片聯合實驗室發布了數字光場芯片技術研究的最新進展。這款世界最高4800萬像素硅基液晶芯片，在近10家合作機構的共同努力下，將逐步從實驗室走向產業化過程，即將量產。

五邑大學智能制造學部部長張昕表示，數字光場芯片是可通過計算機數字信號控制形成任意光場圖形的芯片的統稱，人們正是通過數字光場芯片掌握了控制光場的能力。

在民用領域，該芯片在電影、投影儀、激光電視、數字車燈、AR/VR等領域廣泛應用，擁有巨大的市場空間。在3D打印、PCB數字曝光、芯片光刻、平板顯示光刻、激光加工、機器視覺等工業領域，也依賴于數字光場芯片所形成的數字化的圖形。如在硅光計算領域，數字光場芯片技術可以為硅光計算機和量子計算機奠定技術基礎。（中國半導體行業協會）

我國氮化釩超級電容器材料研究中取得進展

中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所功能材料物理與器件研究部研究員朱雪斌課題組在氮化釩（VN）超級電容器材料研究中取得進展。研究人員采用溶液法在硅基片上制備出多孔VN薄膜，該薄膜顯示出優異的超級電容器性能。

VN具有優異的導電性、大的電壓窗口和高的理論比電容，是性能優越的超級電容器電極材料。在硅基片上直接制備VN超級電容器薄膜電極，可實現微型超級電容器器件單元的構筑，有望在芯片式電子器件和便攜式電子設備中得到應用。目前，VN薄膜電極大都采用物理法制備，不僅難以實現薄膜形貌的有效調控，而且限制了VN薄膜的性能提升。

該研究中，研究人員采用化學溶液法在硅基片上成功制備出大尺寸、多級結構的多孔VN薄膜，能夠有效提高離子與電子的傳輸，進而提升性能。結果表明，在1M氫氧化鉀電極液中，薄膜可達到60mF/cm2的面積比電容。基于該薄膜構筑的對稱固態超級電容器具有高的能量密度和功率密度，以及優異的循環穩定性，且能夠通過器件串聯以有效拓寬電壓窗口，進而驅動不同顏色的LED燈。（中國科學院）

天津大學研發可溶性電子產品復合材料

天津大學精密儀器與光電子工程學院生物醫學工程系黃顯教授團隊，從“電子產品環保易回收”的理念出發，研發出了可溶于水、用于制造電子產品的納米復合材料，可以實現電子產品無污染快速回收，為電子垃圾無害處理開出了新“藥方”。

黃顯團隊研發出了一種引線互連的室溫水燒結納米復合材料，用這種材料制成的電子產品在正常使用條件下可以長期穩定地使用，當需要廢棄回收時，只需要將電子產品丟入水中，即可在幾天之內降解，其中的芯片等元器件仍然可以回收使用，既沒有污染又能增加電子元器件的利用率，實現電子產品無污染化的快速回收。

在天津大學精儀學院的實驗室里，記者看到了剛剛研發成功的可溶性智能手表。該手表和傳統的智能手表一樣，具有傳感器，可以精確測量心率、血氧水平和步數，并通過藍牙連接，將這些數據傳輸到手機應用程序；有機發光二極管（OLED）屏幕可以顯示相關手機的日期、時間和消息。但與普通智能手表不同的是，當這款智能手表被完全浸入水中時，其外殼和電路會在40h內完全溶解，遺留下來的僅是OLED屏幕、電阻器、電容器等可再次利用組件。（中國電子元件行業協會）

我國學者與海外合作者在磁性材料中發現·多拓撲荷特性“磁束子”

中科院強磁場科學中心杜海峰研究團隊聯合安徽大學和美國新罕布什爾大學臧佳棟團隊提出并實驗驗證了一種多拓撲荷磁結構。該磁結構具有粒子特性，其拓撲荷可以是從正到負的任意整數值，表現出與拓撲荷相關的電流新穎調控特性。

數據存儲是信息社會發展的重要基石。以硬盤為代表的磁存儲器件存儲了全球約70%的數據，但其存儲速度、密度和能耗均趨于功能極限。近年來，科學家在磁性材料中發現的磁斯格明子、磁麥韌、磁浮子、磁霍普夫子等多種納米尺度拓撲磁結構，表現出強自旋—電子耦合特性，有望作為新型數據載體構建新一代高性能自旋電子學器件。對拓撲磁結構的研究形成了拓撲磁電子學學科。然而，前期研究的拓撲磁結構的拓撲荷均不大于1，限制了器件應用。

該聯合團隊通過三維微磁學模擬及原位洛侖茲透射電鏡實現了一種由中間層“磁斯格明子袋”與表面層“多拓撲態磁渦旋”結合的三維多拓撲態磁結構。考慮其構型類似于超導渦旋束，這種磁結構被命名為“磁斯格明子束子”（Skyrmion Bundles），簡稱“磁束子”。“磁束子”在納秒脈沖電流驅動下具有粒子行為，能夠作為一個整體在電流驅動下運動，并且其運動軌跡與拓撲荷符號密切相關。

多拓撲荷“磁束子”的實驗發現將拓撲磁電子學研究對象從單拓撲荷擴展到多拓撲荷，揭示了磁性材料中拓撲磁結構的多樣性，為未來開發多態存儲、邏輯及信息處理器件提供新的數據載體，有望開辟拓撲磁電子學研究的新領域。（國家自然科學基金委員會）

中科院在可見—近紅外光電探測研究方面取得新進展

中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所科研人員在可見—近紅外光電探測研究方面取得進展，獲得了高性能的可見—近紅外錫離子（Sn2 +）敏化的硫化鉛（PbS）薄膜光電探測器。

光電探測在環境監測、光通訊、生物醫學成像和軍事預警等領域具有廣泛應用前景。PbS是一種直接帶隙半導體，在可見光到紅外光范圍內具有較高的光吸收系數，非常適合作為可見—紅外光的探測材料，但是PbS中通常存在大量的缺陷，導致其光電性能較差。

前期，為提高光電響應度，研究團隊將金納米棒修飾到PbS的表面，借助金納米棒的等離共振增強效應將PbS的光響應度提升了125%～175%。通過改變金納米棒的高度，調整金納米棒的等離共振峰，進而將光響應的最佳位置從可見光范圍調整到近紅外光范圍。

目前，提高PbS光電特性的途徑主要是在PbS中增加敏化中心：第一，在氧氣環境中進行高溫快速熱處理，使PbS的帶隙中引入敏化中心和附加態能級，從而提高載流子壽命，但該方法重復性較差；第二，利用高能激光器對PbS薄膜進行增敏，由于受到激光光斑大小的影響，導致薄膜增敏不均勻，而且高能激光可能會破壞薄膜結構，因此難以規模化生產；第三，在化學沉淀PbS過程中進行化學敏化，通過在反應溶液中加入強氧化劑（過氧化氫、過氧化鈉、水合肼等）來引入敏化中心，雖然提高了敏化效率，但強氧化劑的大量使用使批量生產存在一定的安全隱患。

鑒于此，團隊科研人員采用安全有效的摻雜敏化法，通過添加Sn2+對PbS進行敏化來提高其光電特性。同時，Sn2+敏化使得其響應時間降低到微秒量級，僅是純PbS薄膜探測器響應時間的十萬分之一。此外，該探測器對不同頻率的脈沖光響應的穩定性高，在4kHz高頻脈沖光照射下，仍具有優異的穩定性和開關重復性能。（中國科學院）

臺積電推出用于硅光子芯片的先進封裝技術

臺積電已針對數據中心市場推出了其新型先進封裝技術——緊湊型通用光子引擎（COUPE）異構集成技術，為了應對網絡流量的爆炸式增長，數據中心芯片必須發展硅光子（SiPH）技術，以降低功耗并提高傳輸速度，這也推動了相關封裝技術的進步，臺積電COUPE技術由此應運而生。

COUPE技術是一種光電共封裝技術（CPO），將光學引擎和多種計算和控制ASIC集成在同一封裝載板或中間器件上，能夠使組件之間的距離更近，提高帶寬和功率效率，并減少電耦合損耗。據消息人士所說，SiPH應用市場將至少需要2～3年的時間才能起步，但臺積電憑借其對COUPE技術的儲備，有望在該領域搶占先機，特別是用于數據中心的SiPH網絡芯片。微軟和谷歌都在關注采用SiPHASIC作為他們的數據中心芯片。（中國半導體行業協會）

晶能成功制備硅襯底紅光Micro LED，全彩化關鍵突破

晶能光電成功制備了紅、綠、藍三基色硅襯底GaN基MicroLED陣列，在MicroLED全彩芯片開發上前進了關鍵一步。

微米尺寸的MicroLED制備已經脫離了普通LED工藝而進入了IC制程。大尺寸硅襯底GaN晶圓具有低成本、兼容IC制程、易于襯底剝離等核心優勢，已成為MicroLED制備的主流技術路線。在國際上，Aledia、Plessey、ALLOS、STRATACA CHE等公司都在專注于硅襯底MicroLED開發。主要消費電子產業巨頭更是在這一領域投入大量資源，以期在AR、VR等可穿戴設備的巨大市場中拔得頭籌。

MicroLED走向大規模應用要求高良率和高光效的紅綠藍三基色MicroLED芯片。目前綠光和藍光的GaN材料體系已經成熟，并滿足MicroLED制程開發的要求。但對于紅光MicroLED，傳統的紅光AlInGaP體系因為其材料較脆和側壁上非輻射復合嚴重，面臨著良率和光效兩方面的重大技術瓶頸。所以，開發InGaN基紅光LED，特別是大尺寸硅襯底上InGaN基紅光LED被業界寄以厚望。晶能光電這一成果發布，標志其成為國內首家實現硅襯底GaN基三基色MicroLED的生產企業。（中國半導體行業協會）

硅烷科技擬建設500t/a半導體硅材料項目

河南硅烷科技發展股份有限公司（以下簡稱“硅烷科技”）發布關于擬建設500t/a半導體硅材料項目的公告。公告顯示，硅烷科技主導研發的區熔級多晶硅項目已取得階段性成果，該項目的研發樣品分別在第3方專業檢測機構和試用廠家進行了檢測和試驗，依據檢測報告以及試驗反饋情況，各項指標與國外進口產品基本一致。（中國半導體行業協會）

年產10萬片碳化硅單晶襯底項目在淶源投產

河北同光科技發展有限公司年產10萬片直徑4～6英寸碳化硅（SiC）單晶襯底項目，在保定市淶源縣經濟開發區投產，成為保定第3代半導體產業從研發到規模量產的一次成功跨越。

SiC單晶作為第3代半導體材料的核心代表，處在SiC產業鏈的最前端，是高端芯片產業發展的基礎和關鍵。2020年3月，淶源縣人民政府與該公司簽署協議，政企共建年產10萬片直徑4～6英寸SiC單晶襯底項目，總投資約9.5億元，項目采用國際先進的SiC單晶襯底生產技術，布局單晶生長爐600臺，購置多線切割機、研磨機等加工設備200余臺，建成具有國際先進水平的SiC單晶襯底生產線（。中國半導體行業協會）