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項(xiàng)目采用了中山大學(xué)自主研發(fā)的低損耗低應(yīng)力超低溫氮化硅材料平臺(tái)，研制了一系列光子集成的關(guān)鍵 器件

聚合物基復(fù)合材料表面金屬化常用的方法有真空蒸鍍金屬法、真空離子鍍金屬法、電鍍法、化學(xué)鍍法、電鑄法、表面直接噴涂金屬法等。這些方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)：如真空蒸鍍和真空離子鍍的鍍層厚度均勻，但所需設(shè)備昂貴且制件尺寸受設(shè)備大小限制，涂層較薄且制備成本較高。電鍍法工序復(fù)雜，鍍層附著力相對(duì)較低；化學(xué)鍍是大多數(shù)電鍍工藝中都必須涉及到的，通常作為塑料制品電鍍的前處理工藝，其優(yōu)點(diǎn)是鍍層致密、孔隙率低、適用的基體材料范圍廣，可在金屬、無(wú)機(jī)非金屬及有機(jī)物上沉積鍍層；缺點(diǎn)是鍍液壽命短、穩(wěn)定性差，鍍覆速度慢、不易制備厚涂層，存在環(huán)境污染。電鑄法可制取高光潔度、高導(dǎo)電性、高精度、內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制件，但每做一個(gè)制件就需一個(gè)模具，模具成本高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)。熱噴涂法是把金屬顆粒加熱到熔融狀態(tài)后沉積到基板或工件表面形成涂層；但聚合物基板材料的熔點(diǎn)很低，熱噴涂時(shí)熔融金屬顆粒和高溫焰流將對(duì)聚合物基板材料表面產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞；而且由于熱噴涂的加熱溫度較高，所制備的金屬涂層由于氧化和孔隙的產(chǎn)生很難滿足使用要求。 冷噴涂技術(shù)不需要或者只需要很少量的熱量輸入，加熱溫度低、顆粒飛行速度高，這就有效防止了熱噴涂時(shí)的熱影響，減少了基體表面三維畸變，涂層中氧化、相變的發(fā)生，涂層殘余熱應(yīng)力小，可制備厚涂層；另外，與熱噴涂一個(gè)相同的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是通過(guò)機(jī)械手挾持噴槍或者把基體工件放在數(shù)控工作臺(tái)上，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)一些復(fù)雜表面、較大工件的噴涂，加工靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。目前可制備純Al涂層和Al-Cu等多層結(jié)構(gòu)。 已申請(qǐng)專(zhuān)利：“一種聚合物基復(fù)合材料表面金屬化涂層的制備方法及裝置”，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枺?01010588064.X.，專(zhuān)利申請(qǐng)時(shí)間：2010.12.14，專(zhuān)利公開(kāi)日：2011.05.18

1、基于超分子作用的聚合物-SiO2 復(fù)合粒子的設(shè)計(jì)合成和性能研究 2、聚合物-無(wú)機(jī)納米復(fù)合粒子的制備與表征3、在 Chem. Rev., Polym. Chem., Langmuir, J. Phys. Chem. C, J. Polym.Chem. Part A,

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：  石墨烯屬于碳納米材料家族中的一員，具  有高硬度、高

發(fā)明公開(kāi)了一種基于氮化鈦材料的新型納米結(jié)構(gòu)光陰極；所述氮化鈦光陰極包括襯底、氮化鈦納米結(jié)構(gòu)層；還涉及了該型氮化鈦光陰極的制備方法，及其電場(chǎng)輔助型光陰極測(cè)試裝置，所述電場(chǎng)輔助型光陰極包括絕緣墊片、金屬薄板陽(yáng)極、上／下電極導(dǎo)線、外加偏壓電源。本設(shè)計(jì)中核心的氮化鈦納米結(jié)構(gòu)具有表面等離激元共振效應(yīng)，會(huì)帶來(lái)光子吸收增強(qiáng)和局域電場(chǎng)增強(qiáng)，且材料功函數(shù)僅約為３．７ｅＶ和導(dǎo)電性優(yōu)良，有助于光致電子的發(fā)射；通過(guò)設(shè)計(jì)氮化鈦結(jié)構(gòu)的組成納米圖形和結(jié)構(gòu)參數(shù)，可獲得與入射激勵(lì)光波相匹配的等離激元共振，實(shí)現(xiàn)可光調(diào)控的電子發(fā)射。因所述氮化鈦材料還具有穩(wěn)定的物化性質(zhì)，從而本發(fā)明提供了一種可作為穩(wěn)定、高效率的光陰極。

在高技術(shù)陶瓷領(lǐng)域，先進(jìn)陶瓷占有極其重要的地位，在諸多的先進(jìn)陶瓷中，氮化硅基先進(jìn)陶瓷以其高強(qiáng)度、高韌性、高的抗熱震性、高的化學(xué)穩(wěn)定性在先進(jìn)陶瓷中占有獨(dú)特的地位，是公認(rèn)的未來(lái)陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的侯選材料。并且在國(guó)際上氮化硅陶瓷刀具和氮化硅基陶瓷軸承已經(jīng)形成相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。任何一個(gè)跨國(guó)刀具公司都有氮化硅基陶瓷刀具的系列產(chǎn)品，足見(jiàn)其在機(jī)加工行業(yè)中具有不可替代的地位。 但是，影響氮化硅陶瓷推廣的一個(gè)主要因素，是氮化硅粉末價(jià)格昂貴，這是由于傳統(tǒng)的制取氮化硅粉末的方法耗能高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高。本項(xiàng)目采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新的燃燒合成技術(shù)，制取氮化硅陶瓷粉末和氮化硅復(fù)合粉末，具有耗能低，生產(chǎn)周期短，雜質(zhì)含量低，生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。 燃燒合成（Combustion Synthesis，CS）又名自蔓延高溫合成（Self- Propagating High-Temperature Synthesis，SHS），是利用化學(xué)反應(yīng)自身放熱合成材料的新技術(shù)，基本上（或部分）不需要外部熱源，通過(guò)設(shè)計(jì)和控制燃燒波自維持反應(yīng)的諸多因素獲得所需成分和結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。 自1990年以來(lái)，本項(xiàng)目負(fù)責(zé)人等針對(duì)燃燒合成氮化硅陶瓷產(chǎn)業(yè)化的一系列關(guān)鍵問(wèn)題，在氣-固體系氮化硅基陶瓷的燃燒合成熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和形成機(jī)制等方面進(jìn)行了深入研究后得到的創(chuàng)新成果。 采用本項(xiàng)目的技術(shù)，可以生產(chǎn)符合制作先進(jìn)陶瓷要求的從全α-Si3N4相到高β- Si3N4相，及不同配比的氮化硅粉末，還可根據(jù)用戶要求，用此技術(shù)生產(chǎn)α-Sialon，β-Sialon和其它各種氮化硅基的復(fù)合粉末。粉末的質(zhì)量?jī)?yōu)良而穩(wěn)定。 應(yīng)用于航天、航空及機(jī)械行業(yè)等，用于制作氮化硅陶瓷刀具、氮化硅基陶瓷軸承、耐磨耐腐陶瓷涂料等。

氮化鋁（AlN）陶瓷具備優(yōu)異的綜合性能，是近年來(lái)受到廣泛關(guān)注的新一代先進(jìn)陶瓷，在多方面都有廣泛的應(yīng)用前景。例如高溫結(jié)構(gòu)材料、金屬溶液槽和電解槽襯里，熔融鹽容器、磁光材料、聚合物添加劑、金屬基復(fù)合材料增強(qiáng)體、裝甲材料等。尤其因其導(dǎo)熱性能良好，并且具備低的電導(dǎo)率和介電損耗，使之成為高密度集成電路基板和封裝的理想候選材料，同時(shí)氮化鋁—聚合物復(fù)合材料也可用作電子器材的封裝材料、粘結(jié)劑、散熱片等。氮化鋁在微電子領(lǐng)域應(yīng)用的市場(chǎng)潛力極其巨大。氮化鋁還是導(dǎo)電燒舟的主要成分之一，導(dǎo)電燒舟大量地用于噴涂電視機(jī)的顯象管等器件、超級(jí)市場(chǎng)許多商品包裝用的涂鋁薄膜，有著廣泛的市場(chǎng)。但是，影響氮化鋁基陶瓷的推廣的主要因素之一，是采用傳統(tǒng)方法合成氮化鋁粉末，耗能高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高。本項(xiàng)目采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)，采用燃燒合成技術(shù)制取優(yōu)質(zhì)的氮化鋁陶瓷粉末，具有耗能低，生產(chǎn)周期短，雜質(zhì)含量低，生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，具有廣泛的推廣價(jià)值。 燃燒合成（Combustion Synthesis，CS）又名自蔓延高溫合成（Self- Propagating High-Temperature Synthesis，SHS），是利用化學(xué)反應(yīng)自身放熱合成材料的新技術(shù)，基本上（或部分）不需要外部熱源，通過(guò)設(shè)計(jì)和控制燃燒波自維持反應(yīng)的諸多因素獲得所需成分和結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。 自1994年以來(lái)，本項(xiàng)目負(fù)責(zé)人等針對(duì)燃燒合成氮化鋁陶瓷產(chǎn)業(yè)化的一系列關(guān)鍵問(wèn)題，在氣-固體系氮化鋁基陶瓷的燃燒合成熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和形成機(jī)制等方面進(jìn)行了深入研究后得到的創(chuàng)新成果。 本項(xiàng)目來(lái)源于國(guó)家教委高校博士點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金項(xiàng)目（1994.3-1997.3）。 本項(xiàng)目以應(yīng)用基礎(chǔ)研究成果“燃燒合成氮化鋁基陶瓷的應(yīng)用基礎(chǔ)研究”已于1999年通過(guò)專(zhuān)家函審。 采用本項(xiàng)目的技術(shù)，可以生產(chǎn)符合制作先進(jìn)陶瓷要求的氮化鋁粉末，還可根據(jù)用戶要求，用此技術(shù)生產(chǎn)氮化鋁基陶瓷粉末。粉末的質(zhì)量?jī)?yōu)良而穩(wěn)定。 氮化鋁廣泛應(yīng)用于高溫結(jié)構(gòu)材料、金屬溶液槽和電解槽襯里、熔融鹽容器、磁光材料、聚合物添加劑、金屬基復(fù)合材料增強(qiáng)體、裝甲材料、高密度集成電路基板、電子器材的封裝材料、粘結(jié)劑、散熱片、導(dǎo)電燒舟等。

本研究基于重氮工藝反應(yīng)熱危險(xiǎn)性，利用先進(jìn)的熱分析設(shè)備（反應(yīng)量熱儀RC1、絕熱量熱儀ARC、差示掃描量熱儀DSC）對(duì)重氮工藝進(jìn)行分析，通過(guò)測(cè)量獲得重氮工藝的目標(biāo)工藝溫度、失控后體系能夠達(dá)到的最高溫度、失控體系最大反應(yīng)速率到達(dá)時(shí)間為24小時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度、技術(shù)最高溫度等數(shù)據(jù)，改進(jìn)工藝參數(shù)，降低工藝的熱危險(xiǎn)性，防止失控反應(yīng)，提高化工工藝的本質(zhì)安全性。

（一）項(xiàng)目背景 當(dāng)前以硅、砷化鎵為代表的第一和二代半導(dǎo)體接近其物理極限，以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體是當(dāng)前國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)，也是我國(guó)發(fā)展自主核心半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、實(shí)現(xiàn)換道超車(chē)的難得機(jī)遇。氮化鎵（GaN）特別適合制作高頻、高效、高溫、高壓的大功率微波器件，是下一代通信、雷達(dá)、制導(dǎo)等電子裝備向更大功率、更高頻率、更小體積和抗惡劣環(huán)境（高溫抗輻照）方向發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。 目前氮化鎵基射頻器件已接近于商用，需解決從走出實(shí)驗(yàn)室到小量中試的最后“1 公里”，重點(diǎn)攻克其在可靠性工藝和量產(chǎn)穩(wěn)定性的瓶頸。 以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體是當(dāng)前國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)，也是我國(guó)發(fā)展自主核心半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、實(shí)現(xiàn)換道超車(chē)的難得機(jī)遇。 半導(dǎo)體作為信息時(shí)代的“糧食”，將成為 5G 基建、特高壓、城際高鐵和城際軌道交通、新能源汽車(chē)充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等“新基建”七大領(lǐng)域發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)。而氮化鎵為代表的寬禁帶半導(dǎo)體先進(jìn)電子器件，憑借其高效、高壓、高溫等優(yōu)勢(shì)，將在“新基建”中大放異彩，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的技術(shù)瓶頸，滿足更高性能器件要求。 （二）項(xiàng)目簡(jiǎn)介 5G 要求更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，發(fā)射機(jī)的效率會(huì)出現(xiàn)指數(shù)級(jí)的下降。這種下降可以使用包絡(luò)跟蹤技術(shù)來(lái)修復(fù)，該技術(shù)已經(jīng)在較新的 4G/LTE 基站以及蜂窩電話中采用。基站中的包絡(luò)跟蹤需要高速，高功率和高電壓，這些只有使用 GaN 技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。諸如 GaN 助力運(yùn)營(yíng)商和基站 OEM 等實(shí)現(xiàn)了 5Gsub-6-GHz 和 mmWave 大規(guī)模 MIMO 的目標(biāo)。 GaN 可以說(shuō)為 5Gsub-6-GHz 大規(guī)模 MIMO 基站應(yīng)用提供了眾多優(yōu)勢(shì)：1、在 3.5GHz 及以上頻率下表現(xiàn)良好，對(duì)比其他產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)明顯。2、GaN 的特性能轉(zhuǎn)化為高輸出功率，寬帶寬和高效率。采用 DohertyPA 配置的 GaN 在 100W 輸出功率下的平均效率達(dá)到 50%至 60%，明顯降低了發(fā)射功耗。3、在高頻和寬帶寬下的效率意味著大規(guī)模 MIMO 系統(tǒng)可以更緊湊。4、可在較高的工作溫度下可靠運(yùn)行，這意味著它可以使用更小的散熱器。 根據(jù) Strategy Analytics 的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì) 5G 移動(dòng)連接將從 2019 年的 500 萬(wàn)增長(zhǎng)到 2023 年的近 6 億。所以需求還將不斷上漲。 根據(jù)Strategy Analytics的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)5G移動(dòng)連接將從2019年的500萬(wàn)增長(zhǎng)到2023年的近6億。所以需求還將不斷上漲。 Efficient Power Conversion 的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Alex Lidow 討論5G時(shí)也說(shuō)道：“基站中的包絡(luò)跟蹤需要高速，高功率和高電壓，這些只有使用GaN技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。根據(jù)Yole Development公司發(fā)布的2018年度報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，隨著全球整體數(shù)據(jù)流量的激增，我國(guó)5G產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)大規(guī)模的需求增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到2022年，我國(guó)5G基站規(guī)模將達(dá)到千億市場(chǎng)，5G基站數(shù)量將達(dá)百萬(wàn)個(gè)。所以未來(lái)氮化鎵基射頻器件是5G通信基站收發(fā)端的核心。 氮化鎵基射頻器件是華為和中興發(fā)展 5G 通信產(chǎn)業(yè)的核心器件，西安電子科技大學(xué)氮化鎵射頻器件研究團(tuán)隊(duì)自 2016 年起就與華為西安研究所、中興西安研究所等國(guó)內(nèi)主流5G通信公司協(xié)同攻關(guān)開(kāi)展氮化鎵基射頻器件的研究，目前承擔(dān)的流片服務(wù)項(xiàng)目合計(jì)約 500 萬(wàn)元。 2017 年，西安電子科技大學(xué)與西安市高新區(qū)、西電電氣集團(tuán)等聯(lián)合成立“陜西半導(dǎo)體先導(dǎo)技術(shù)中心”，中心致力于推動(dòng)陜西第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)以氮化鎵為代表的射頻器件、功率器件等加速產(chǎn)業(yè)化，2019 年團(tuán)隊(duì)向陜西半導(dǎo)體先導(dǎo)技術(shù)中心轉(zhuǎn)讓專(zhuān)利 35 項(xiàng)，作價(jià) 2000 萬(wàn)元，雙方正在聯(lián)合推進(jìn)搭建第三代半導(dǎo)體中試平臺(tái)，平臺(tái)將會(huì)立足西安，服務(wù)全國(guó)，提升氮化鎵基射頻器件量產(chǎn)工藝可靠性，實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化。 （三）關(guān)鍵技術(shù) 本項(xiàng)目由西安電子科技大學(xué)作為技術(shù)攻關(guān)的主要單位，制定技術(shù)路線，保障國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)“高效 GaN 微波功率器件及可靠性研究”和“5G 移動(dòng)通信 GaN 芯片可靠性機(jī)理研究”研究，與華為和中興聯(lián)合開(kāi)展工程合作項(xiàng)目實(shí)施，加快解決器件工藝可靠性工程問(wèn)題，重點(diǎn)開(kāi)展氮化鎵微波功率與太赫茲器件工程技術(shù)研究，突破高性能低缺陷外延材料生長(zhǎng)、高效率高可靠氮化鎵微波功率器件工藝技術(shù)等關(guān)鍵瓶頸問(wèn)題，協(xié)助規(guī)模量產(chǎn)高效率 S-Ku 波段典型氮化鎵功率器件和模塊、5G 基站核心射頻模塊。