电子材料

英国研究人员发明世界首个仿生神经元芯片

科学家们一直在研究制造更加类似生物神经元的芯片模型。但是在现代硅片上模拟天然构造依然存在着一定缺陷。芯片虽然在处理某些计算任务时可能比任何人都要快数百万倍，但神经元芯片的响应活动一旦与真实生物神经元差之毫厘，最终执行效果很可能将谬以千里。

英国巴斯大学物理系阿兰·诺格里特教授团队与布里斯托大学、苏黎世大学和奥克兰大学等合作，设计了一种微电路模仿离子通道，可以以类似生物神经元的方式整合原始神经刺激并做出响应。之后，研究团队在硅芯片中再现了大鼠单个海马神经元和呼吸神经元的活动。通过60个电刺激方案，他们发现固态神经元产生的电响应，几乎和生物神经元一模一样。研究人员表示，呼吸神经元（比如他们建模的神经元）耦合呼吸节律和心脏节律与呼吸性窦性心律不齐有关。他们认为，一种像呼吸神经元一样适应生物反馈的装置或许可以在未来提供一种潜在的治疗方法。（科学技术部）

东京大学研究组实现半导体薄膜印刷工艺突破

东京大学前沿科学研究所、材料创新研究中心等联合研究小组宣布开发出将可用于高性能有机晶体管的有机半导体超薄膜粘贴在各种表面的方法。

在食品级薄膜上制成的有机晶体管有机半导体能够通过印刷发进行低成本的批量生产，但由于在制作时对涂层的耐溶剂性和热耐久性都有要求，实际操作过程中会受到很多制约。东大前沿科学研究所等研究小组的这次实验成功在保持有机半导体单晶膜结晶性的同时将其从基板上剥离，形成了仅有几层分子厚度的超薄膜。通过这个原理，在常规印刷方式不兼容的基板上也能粘贴半导体膜了，用这种半导体膜制造出的场效应晶体管实际使用时平均电荷迁移率能达到10cm2/Vs以上。这项研究方法使得制造先前难以实现的器件结构成为可能，并可以用作未来工业应用高性能有机半导体膜的制造。（中国半导体行业协会）

天水技术公司将研发基于新型材料的耐辐射太空芯片

半导体厂商天水技术公司近日宣布将获得美国国防部1.7亿美元经费，用以研发基于新型材料的耐辐射太空芯片，且体积更小、速度更快。该项目第一阶段经费为8 000万美元，目标是制造出可抗高辐射剂量的芯片，用于航天器、醫疗设备或核冲突环境。芯片电气连接材料是铜而非铝，使得芯片最终尺寸小于目前90nm工艺加工的芯片。当前，美国军方积极介入国内芯片供应链条，利用商业公司研发孵化相关军用技术。（中国航天系统科学与工程研究院）

研华科技提供基于氮化镓技术的军用卫星通信终端

位于加拿大蒙特利尔的研华科技（该公司制造卫星、射频设备以及微波宽带通信系统）收到一个来自北约成员国的订单，该订单的价值超过200万美元，包括提供卫星通信订制1.2m以及2.4m卫星通信的终端设备。

便携式卫星终端是一个整合的三重频带系统，该系统在恶劣环境下能轻松地进行部署与操作。三重频带系统建立在高效、加固耐用的三重频带1.2m与2.4m天线上，通过更换原料供给就能覆盖X波段、Ku波段、Ka波段。该天线完全机动化，配备了一个完整的卫星搜索控制器。射频部分包括研华科技以氮化镓为基础的技术所研发出的固态功率放大器/块上变频器，其X波段输出功率最低为20W，最高为100W，Ku波段输出功率最低为16W，最高为125W，Ka频段输出功率最低为10W，最高为40W。整个卫星通讯终端都通过了最高性能测试且符合军事要求。（国家工业信息安全发展研究中心）

原子层沉积技术提升3D硅集成微型电容器性能

芬兰Picosun公司是全球领先的原子层沉积薄膜涂层解决方案供应商，该公司原子层沉积技术所制造出来的硅集成、三维深沟道微电容器性能有着显著提升。

Picosun公司原子层沉积设备用于将导电锡和绝缘介质氧化铝以及铝酸铪层的薄膜堆沉积到蚀刻在硅中长宽比较高的沟槽中。采用了该技术的3D微型电容器就获得了多达1μF/ mm2的面积电容，创下了这种电容器类型在面积电容上的新记录。此外，设备的功率与能量密度分别为566W/ cm2和1.7μWh/cm2，超过了大多数其他电容器的性能。此外，这种原子层沉积微型电容器的电压以及耐热性分别高达16V和100℃，可连续工作100h以上。

这些优异的性能为3D微型电容器技术的工业应用铺平了道路，进一步提升了原子层沉积在现代半导体工业中的成熟地位。（国家工业信息安全发展研究中心）

美国普渡大学研制出具有存储功能的晶体管

计算机芯片使用2个不同的设备来处理和存储信息。如果工程师可以将这些设备组合成一个或放在一起，那么芯片上就会有更多的空间，从而使其更快，更强大。普渡大学的工程师已经开发出一种方法，使得用于处理信息的数百万个微型开关（晶体管）可以作为一个器件将该信息存储。该研究成果发表在《自然·电子》杂志上，它通过解决另一个问题来实现这一目标：将晶体管与比大多数计算机中使用的性能更高的存储技术相结合，称为“铁电随机存储器（RAM）”。

普渡大学电子与计算机工程学教授Peide Ye领导的团队发现了如何克服硅与铁电材料之间致命的敌对关系。“我们使用了具有铁电特性的半导体。这样，两种材料就变成一种材料，不必担心界面问题。”结果就是所谓的铁电半导体场效应晶体管，其构建方式与目前在计算机芯片上使用的晶体管相同。

普渡大学电气与计算机工程博士后研究员孟维思（Mengwei Si）对该晶体管进行了构建和测试，发现其性能可与现有的铁电场效应晶体管相媲美，并且可以通过更优化来超越它们。

这项研究在普渡发现公园比尔克纳米技术中心进行，并得到了美国国家科学基金会、美国空军科学研究办公室、半导体研究公司、国防高级研究计划局和美国海军研究办公室资助。（国家工业信息安全发展研究中心）

新加坡太阳能研究所开发出大面积柔性近红外发光二极管

近日，新加坡太阳能研究所为可穿戴设备开发出大面积、高效率的新型柔性近红外发光二极管，其发光面积达900mm2，比传统近红外发光二极管高几个数量级。该柔性近红外发光二极管基于钙钛矿材料，通过全新的器件结构，使注入钙钛矿的电子和空穴（负电荷和正电荷）能够得到精确的控制，并通过电子空穴复合高效率的生成光。研究团队发现，该方法还能将大面积器件的重现性大幅提升。

空穴注入效率是影响器件性能的一个重要因素。通过使用低电离势的有机半导体材料作为器件结构的一部分，能够改善空穴注入并实现电荷平衡。这使器件能够以接近其理论极限的效率（外部量子效率为20%）发光，并额外减少了器件间的性能变化，从而使大面积器件得以实现。

特别是，该柔性近红外发光二极管已经被证明可以应用于皮下深层组织照明，如可穿戴健康跟踪设备。（工业和信息化部电子第一研究所）

美国推出首批导通电阻低于10mΩ的碳化硅场效应晶体管产品

美国联合碳化硅公司（UnitedSiC）宣布推出4款全新碳化硅场效应晶体管产品UF3SC065007K4S、UF3SC120009K4S、UF3SC120016K3S和UF3SC120016K4S，其源漏极导通电阻值可低至7mΩ，并可提供前所未有的超高性能和效率，适用于电动汽车逆变器、高功率DC/DC转换器、大电流电池充电器和固态断路器等高功率应用。

新型碳化硅场效应晶体管整合了第3代高性能碳化硅结型场效应晶体管和共源共栅优化的硅基金属氧化物半导体场效应晶体管，这种电路配置能够以常见的封装形式创建更加快速、高效的器件，但栅极电压驱动仍与硅基绝缘栅双极型晶体管、硅基金属氧化物半导体场效应晶体管和碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管相同。此外，为优化高温运行性能，新产品还采用了烧结银技术为TO247封装提供低热阻安装。

新产品实现了同类产品中最低的导通电阻值，所具备的标准驱动特性和通用封装意味着它们可以在各种应用场景直接替代效率较低的器件，且只需极少或无需进行额外的设计工作。（国家工业信息安全发展研究中心）

合肥研究院在有机半导体自旋传输研究中取得进展

近期，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心研究人员在聚合物半导体的自旋流探测及其薄膜结构-自旋传输性能关系研究中取得新进展。

近年来，自旋泵浦激发和探测纯自旋流（不伴随净电荷电流）由于能克服界面电导失配问题，逐渐成为探索半导体材料本征自旋传输性质的有力手段。

研究人员采用铁磁共振（FMR）自旋泵浦技术结合逆自旋Hall效应（ISHE）测量，研究了新型聚合物半导体PBDTTT—C—T的自旋极化传输特性。他们通过设计一种适合低噪声电压测量的样品架，在“镍铁/聚合物/铂”三明治结构中探测到清晰的ISHE信号，通过测量ISHE电压随PBDTTT层厚度的变化，观察到PBDTTT层中纯自旋流传输和长的自旋驰豫时间。

研究人员首次利用半导体/绝缘体聚合物共混薄膜作为自旋极化传输介质，在低含量PBDTTT与绝缘的聚苯乙烯（PS）形成的共混薄膜中，仍能测量到很强的ISHE电压信号，并发现共混薄膜的自旋扩散长度和载流子迁移率相对于“纯”PBDTTT薄膜有显著的提高。他们通过综合性薄膜微结构测量发现，PBDTTT骨架链bundle在绝缘的PS基体中形成相互连通的纳米细丝网络，构成贯穿薄膜的快速电荷传导通路，可以解释共混薄膜更高的电荷和自旋传输能力。此外，还发现PBDTTT的自旋扩散长度具有弱的温度依存性，与基于自旋-轨道耦合的自旋弛豫机制一致。（中国科学院）

宁波材料所碳化硅先驱体研究取得进展

中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进能源材料工程实验室经过规划论证，将“高性能先驱体分子结构设计与陶瓷转化”作为重点学科发展方向之一，在中科院和宁波市“3315计划”A类的支持下，着重对先驱体的定制化、高效转化和工程化开展攻关，在2019年已取得以下阶段性进展。

通过碳化硅（SiC）陶瓷先驱体的定制化，实验室在固态聚碳硅烷和液态聚碳硅烷的结构设计与合成工艺方面进行了深入研究，所合成的液态聚碳硅烷具有陶瓷产率高（1000℃下陶瓷产率可达78%）、存储时间长（>6个月）、氧含量低（质量分数约0.1%）、流动性好（复数粘度～0.01Pa·S）的特点，且通过结构设计结合交联工艺可实现液态聚碳硅烷瞬间或数分钟内交联固化成型。固态聚碳硅烷具有支化度低、可纺性好等特性，能够满足纤维等成型要求。

结合先驱体结构定制化和良好的可熔可溶性质成型，实验室实现了SiC先驅体高效转化为中空SiC纤维、低热导多孔SiC泡沫、复杂3D打印SiC构件、静电纺丝SiC纤维、高强度复合材料等。使SiC陶瓷从“单一应用型”向“综合服务型”转变，实现价值最大化、功能多样化、产品差异化，对相关领域起到促进推动作用。（中国科学院）

宁波材料所在柔性白光发射显示材料方面取得新进展

近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物医用高分子材料课题组基于多年来在有机/无机复合高强韧水凝胶领域的研究基础，将市售的黄色荧光粉（YAG：Ce）引入到海藻酸钙/聚丙烯酰胺双网络结构中，非常简便地获得了一种机械性能优异的高分子凝胶荧光材料，其断裂伸长率高达600%，抗压强度高达3.6MPa。通过对荧光粉表面双键修饰，可实现其在凝胶网络中的均匀稳定分散。在此基础上，以蓝光LED作为背光源，制备得到了白光柔性显示原型器件，能够发出稳定、明亮、高纯度的白光，CIE坐标值为（0.33，0.32）。这项工作将已经获得广泛工业应用的无机荧光粉与高强韧双网络凝胶体系相结合，发展了一类在柔性照明和显示设备制造方面非常具有应用潜力的新型白光发射材料，具有发光性能和机械性能优良、成本低、制备简便等优势。（中国科学院）

江苏天科合达半导体碳化硅项目顺利建成投产

近期，江苏天科合达半导体有限公司半导体碳化硅项目顺利建成投产。江苏天科合达半导体项目总投资5亿元，可实现年产4～8英寸碳化硅衬底6万片规模，该项目顺利建成投产标志着天科合达的碳化硅产业化进程跨出了关键的一步，同时也标志着我国第3代半导体碳化硅衬底产业的发展进入一个崭新的阶段。（徐州经济技术开发区管委会）