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1. 痛點問題 目前硅基太陽能電池占據著太陽能電池的主導地位，其中單晶硅電池轉換效率已可以達到25%左右，但它們需要比較多的單晶硅材料，生產成本高。而對于多晶硅，由于缺陷較多，轉換效率比較低。III-V族材料轉換效率高，但是材料和生產成本居高不下，難以推廣使用。雖然可以利用納米柱陣列來提高光吸收能力及減少材料成本，但是由于納米柱結構具有很大的表面積，載流子較大的表面復合嚴重影響著器件的性能，而且需要昂貴的設備生長徑向異質結和控制摻雜濃度。 2. 解決方案 本項目提出一種磷化銦納米柱徑向同質結陣列結構的簡單制備方法，目前已完成高效太陽能電池驗證和原型器件的制備，另還有可見光探測器等在研。 本方法是在磷化銦納米柱制備過程中，利用刻蝕氣體中加入氫氣，可以同時實現了磷化銦納米柱陣列和徑向同質結的制備，通過控制刻蝕時間及氫氣含量，精確控制磷化銦表面摻雜濃度及深度，相比于其他生長徑向同質結的方法，本方法設備簡單，制備效率高。在降低成本方面，納米柱結構相比于平面結構具有更好的陷光效應，只需使用少量的材料便可以實現高效光吸收。 合作需求 本項目下一步發(fā)展需求主要集中在與太陽能電池相關企業(yè)的技術和產品合作，優(yōu)化和固定產品制作工藝流程，降低生產成本。其次是資本投資、政府政策等方面的扶持。需要的外部資源主要是產業(yè)的工程化和市場資源。

本項目提出并發(fā)展了通用的硅基二維半導體材料范德華外延技術, 實現了多種層狀和非層狀半導體材料的二維薄膜可控生長，解決了傳統(tǒng)外延方法中存在的晶格失配、熱失配等多物理失配技術難題，開辟了非層狀材料在二維電子器件領域的研究新方向。 一、項目分類 重大科學前沿創(chuàng)新 二、成果簡介 基于新材料、新架構的硅基高密度集成信息功能器件的自主發(fā)展是國家重大戰(zhàn)略需求。本項目圍繞新型低維半導體材料的大規(guī)模可控制備、物性調控及其電子、光電器件展開系統(tǒng)研究，主要技術創(chuàng)新點有： 一、二維半導體材料及其異質結構的大規(guī)模可控制備。本項目提出并發(fā)展了通用的硅基二維半導體材料范德華外延技術, 實現了多種層狀和非層狀半導體材料的二維薄膜可控生長，解決了傳統(tǒng)外延方法中存在的晶格失配、熱失配等多物理失配技術難題，開辟了非層狀材料在二維電子器件領域的研究新方向。在晶圓級二維半導體材料的基礎上構建出大規(guī)模的二維異質結構，得到了具有高可靠性和穩(wěn)定性的集成器件。相關成果發(fā)表在Science Advances、Advanced Materials等國際知名刊物上，共計40余篇，授權專利16項；與中國電子科技集團公司第十三研究所等合作，成功實現了非層狀GaN在大失配硅基襯底上的高質量外延，為第三代半導體的硅基集成提供了新的技術路線。 二、基于低維半導體材料的高靈敏光電器件。本項目通過發(fā)展高質量硫族半導體的外延生長新工藝，系統(tǒng)研究了MoTe2、PbS、CdTe等30余種二維半導體材料的光電性質，極大地拓展了傳統(tǒng)的半導體光電材料體系；首次提出一種橋接的異質結構筑方式，大大降低了范德華間隙引入的光生載流子注入勢壘，獲得了高性能二維異質結光電器件；發(fā)展了納米線場效應晶體管器件表面修飾方法，調節(jié)晶體管特性為強增強型，利用這種設計，實現了“鎖鑰”式高選擇性、高靈敏度氣體檢測器件。本項目實現了從深紫外區(qū)到中遠紅外區(qū)的寬波段高靈敏度檢測，相關成果發(fā)表在Science Advances、ACS Nano等國際知名刊物上，共計30余篇，授權專利6項。 三、后摩爾時代新型低維電子信息器件。本項目基于低維半導體材料及其異質結構的物性調控，首次提出了二維半導體材料中的“增強陷阱效應”物理模型，實現了高性能的亞帶隙紅外探測器和非易失性光電存儲器；利用雙極性溝道中橫向載流子分布的特定電場依賴性，在二維黑磷晶體管中實現了室溫負微分電阻特性；通過構筑亞5 nm溝道二維鐵電負電容晶體管，使得亞閾值擺幅突破玻爾茲曼物理極限，有效降低了器件能耗；創(chuàng)新性的提出多層二維范德華非對稱異質結構，實現了器件高性能與多功能的集成，器件性能為當時最高指標；發(fā)展了新型存算一體架構電子器件技術，首次演示了兼具信息存儲和處理能力的二維單極性憶阻器，有望突破當前算力瓶頸，提供集成電路發(fā)展的新途徑。相關成果發(fā)表在Nature Electronics、Nature Communications等國際知名刊物上，共計60余篇，授權專利7項。

本發(fā)明公開了一種非易失性高密度三維半導體存儲器件，該存 儲器件由芯殼型納米線作為 NAND 串組成，所述 NAND 串垂直于襯 底。利用芯殼型納米線作為 NAND 串制作存儲器件，不僅使器件的結 構更加簡單，也減少了原有器件制作過程中復雜的制造工藝步驟，簡 化了制備過程，對降低制造成本有積極作用

云母鈦珠光顏料是20世紀80年代由日本，法國等國家的學者開發(fā)成功的高檔顏料產品，顏料粒子是片狀，粒徑一般為10－6um，每個粒子都具有層狀結構，即云母片夾在兩層TiO2包覆層之間，它們之間沒有任何粘附劑，TiO2的晶型為金紅石型。云母鈦珠光原料的外觀為銀白色粉末，折射率為2.4－2.6，相對密度為3.7。無毒，耐光，耐熱，耐化學腐蝕，不易燃，不導電。顏料的珍珠光澤金額干涉色的差異與產品的粒度大小，粒度分布及TiO2的含量有關，粒子顆粒較粗時具有類似金屬的閃爍效果，粒子較細小時，具有類似絲綢的柔和光澤。TiO2含量較低（約為10－20％），即色膜層較薄時，其發(fā)射色是白色，銀白色或珍珠色；含量較高即色膜層較厚時，其發(fā)射色為各種顏色的干涉色，或為金色或為紅色，藍色或綠色。色澤鮮艷，幻彩繽紛，閃爍無窮，美觀無限。云母鈦珠光顏料主要用于塑料，橡膠，涂料，化妝品等高檔商品的生產中，為產品提供柔和多變的色彩，使產品更具高貴華麗。在轎車面漆生產中加入本產品可增加汽車漆面的耐候性和潔亮的光澤，延長使用壽命；在高檔化妝品中使用，使產品無毒，色彩穩(wěn)定和潔膚潤滑之功能；在橡膠，塑料中使用，還能使產品的熱穩(wěn)定性顯著提高

利用修飾有線粒體靶向肽的氧化鐵磁納米粒子與修飾有β-環(huán)糊精的透明質酸構筑了一種超分子納米纖維。該超分子納米纖維可以經由光照或磁場（甚至包括很弱的地磁場）調控其形貌轉換。無論是體內還是體外條件下，由于透明質酸受體在腫瘤細胞表面過表達，該超分子納米纖維可以高效靶向腫瘤細胞，并且經過地磁場的導向聚集，誘導腫瘤細胞線粒體功能障礙和細胞間聚集，從而特異性抑制體內腫瘤細胞的侵襲和遷移。該超分子納米纖維可以作為一種方便的工具，不僅可以加深對動態(tài)或刺激響應性生物事件的理解，而且可以促進用于腫瘤治療的生物材料的設計和發(fā)展。

徐光憲，男，1920年11月生于浙江省紹興市，北京大學教授，1980年被增選為中國科學院學部委員，是我國著名的化學家和教育家。由教育部推薦。

太陽能作為一種潔凈和相對易于獲取的能源在未來的動力產品中將占有越來越大的比份。如何發(fā)展高光電能量轉換效率、高可靠性和低成本的太陽能電池是目前太陽能利用領域所面臨的關鍵問題。相對于第一代和第二代太陽能電池(轉換效率<<50％)，各國科學家紛紛研究不同的應用于第三代太陽能電池的新材料和新結構，目標是使光電轉換效率大于5 0％。近年來，一種具有微、納米量級特殊結構的光伏材料成為太陽能電池的研究熱點。利用飛秒脈沖激光在極短的持續(xù)時間內激發(fā)出極大的峰值能量，其在硅片的相互作用過程中具有很強的非線性效應，聚焦燒蝕硅表面很小的一塊面積，形成規(guī)則排列的微納米結構。這種微納米結構由于表面積增大，對入射光波有很大的吸收，且對光的敏感性提高了數百倍，這些性質對我們提高光電轉換效率具有很大的指導意義。這種材料與本底未處理材料的性質相比，材料帶隙減小，對光的敏感性提高了數百倍，這使得其對波長為250—2500 nm的入射光波有大于90％的吸收；另外，黑硅比傳統(tǒng)材質的硅的比重低。這些奇特的光電和物理性質能進一步提高太陽能電池的光電轉換效率。根據光吸收效率，激子光量子效率，化學電勢效率以及填充因子計算總的光電轉換效率，普通硅基太陽能電池光電轉換效率只有1 5％，而基于微納結構光伏材料的太陽能電池轉換效率可望達到50%-60%。 針對國民經濟可持續(xù)發(fā)展在太陽能光伏技術方面的重大需求，發(fā)展利用超短脈沖激光制備具有優(yōu)異光電轉化效率的微納結構光伏材料的新方法，以及通過探測光伏材料中非平衡載流子的能帶結構及微分負電導等特性，探知光伏材料的光電轉換效率，從而篩選出轉換效率較高的微納結構光伏材料，最終在發(fā)展新型、高效太陽能電池的新原理和新技術方面取得創(chuàng)新性突破，為我國研發(fā)具有自主知識產權的高效第三代光伏電池打下堅實基礎。

光學頻率梳是具有確定梳齒頻率間隔的光頻標尺，在精密測量中發(fā)揮了極為重要的作用。近年來，一種基于光學微腔的新型芯片級光梳取得了突破性進展，其具備體積小、功耗低、精度高等優(yōu)勢，大大拓寬了傳統(tǒng)桌面級精密光源的應用場景。目前，這種芯片級光梳已在超快激光雷達、光學頻率合成、大容量相干光通信和精密光譜學等方向上展現了巨大潛力，因而對基礎研究和產業(yè)應用都具有重要意義。然而，單個微腔光梳能夠覆蓋的光譜范圍往往被色散以及收集效率限制，從而阻礙了其在光學原子鐘、類地行星探尋、生物成像等重要領域的進一步應用。

隨著能源危機和環(huán)境污染問題的日益嚴峻，太陽能等綠色可再生能源近年來得到了廣泛關注。伴隨著光電轉換效率的提升和生產成本的下降，太陽能電池愈加凸顯其廣闊的應用前景。有機無機雜化鉛鹵鈣鈦礦太陽能電池，作為新型太陽能電池的后起之秀，在短短七年內，光電轉換效率從3.8%迅速增長到22.1%。雖然鈣鈦礦太陽能電池在效率上已經取得重大突破，但人們對于鈣鈦礦材料本身的生長機理以及薄膜形貌的形成機制研究還需要進一步加強，而基于此的研究對鈣鈦礦材料的深入認知以及相應的光電器件的應用具有重大意義。