电子材料

英国元素六公司推出最新量子器件级金刚石材料

英国元素六（Element Six）公司推出通用化学气相沉积（CVD）量子级金刚石材料DNV—B14 ，有望成为制作磁场器件、射频传感器、固态陀螺仪和室温磁化器等量子器件的理想材料。DNV—B14 可提供均匀和高密度的氮空位（NV）自旋中心，与DNV 系列的第1种材料DNV—B1 相比，氮空位密度增加了10倍以上。元素六公司是金刚石和超硬材料制造领域的先驱，其工程级金刚石材料已实现多项量子研究突破，包括伦敦帝国学院开发的世界上第一个连续波的室温固态激光器、洛克希德·马丁公司新型磁力计等。（工业和信息化部电子科学技术情报研究所）

韩国研究人员开发出世界最小量子随机数发生器芯片

韩国原子能研究所（KAERI）和电子和电信研究所（ETRI）的研究人员开发出一款用于量子随机数发生器（QRNG）的核心芯片，该芯片可高速提供真随机数，从根本上防止黑客入侵。

研究人员通过将β量子随机数发生器缩小为1.5mm的芯片，开辟了商业化的道路。同时，该团队将尝试最大限度地提高β量子随机数发生器芯片的性能，并促进用于密码通信市场的商业化用于小型物联网。

据悉，随机数生成器用于计算机、移动通信等领域的信息加密。但由于没有单独物理设备的算法生成的伪随机数，拥有一个弱点，即随着黑客技术的进步，算法可以被解密。而β量子随机数发生器可广泛用于私人和军事物联网，因为它们可以显著提高安全性。

ETRI负责人表示，“如果这项技术实现商业化，它将成为最终的休战随机数发生器，可以安装在所有类型的计算机、安全系统、处理器和物联网模块中。”

该研究所表示，研究人员通过应用低噪声互补金属氧化物半导体（CMOS）和镀上极少量镍—63的薄膜制造等技术，使β量子随机数发生器的核心电路小型化。为了捕捉到能量小的β射线信号，必须降低半导体本身的噪声。使用低噪声CMOS技术，可以集成信号处理电路，从而减小尺寸和降低噪声。（中国半导体行业协会）

世界最高4 800万像素硅基液晶芯片即将量产

2021年中国国际服务贸易交易会上，来自江门的五邑大学中国科学院半导体研究所数字光芯片联合实验室发布了数字光场芯片技术研究的最新进展。这款世界最高4800万像素硅基液晶芯片，在近10家合作机构的共同努力下，将逐步从实验室走向产业化过程，即将量产。

五邑大学智能制造学部部长张昕表示，数字光场芯片是可通过计算机数字信号控制形成任意光场图形的芯片的统称，人们正是通过数字光场芯片掌握了控制光场的能力。

在民用领域，该芯片在电影、投影仪、激光电视、数字车灯、AR/VR等领域广泛应用，拥有巨大的市场空间。在3D打印、PCB数字曝光、芯片光刻、平板显示光刻、激光加工、机器视觉等工业领域，也依赖于数字光场芯片所形成的数字化的图形。如在硅光计算领域，数字光场芯片技术可以为硅光计算机和量子计算机奠定技术基础。（中国半导体行业协会）

我国氮化钒超级电容器材料研究中取得进展

中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所功能材料物理与器件研究部研究员朱雪斌课题组在氮化钒（VN）超级电容器材料研究中取得进展。研究人员采用溶液法在硅基片上制备出多孔VN薄膜，该薄膜显示出优异的超级电容器性能。

VN具有优异的导电性、大的电压窗口和高的理论比电容，是性能优越的超级电容器电极材料。在硅基片上直接制备VN超级电容器薄膜电极，可实现微型超级电容器器件单元的构筑，有望在芯片式电子器件和便携式电子设备中得到应用。目前，VN薄膜电极大都采用物理法制备，不仅难以实现薄膜形貌的有效调控，而且限制了VN薄膜的性能提升。

该研究中，研究人员采用化学溶液法在硅基片上成功制备出大尺寸、多级结构的多孔VN薄膜，能够有效提高离子与电子的传输，进而提升性能。结果表明，在1M氢氧化钾电极液中，薄膜可达到60mF/cm2的面积比电容。基于该薄膜构筑的对称固态超级电容器具有高的能量密度和功率密度，以及优异的循环稳定性，且能够通过器件串联以有效拓宽电压窗口，进而驱动不同颜色的LED灯。（中国科学院）

天津大學研发可溶性电子产品复合材料

天津大学精密仪器与光电子工程学院生物医学工程系黄显教授团队，从“电子产品环保易回收”的理念出发，研发出了可溶于水、用于制造电子产品的纳米复合材料，可以实现电子产品无污染快速回收，为电子垃圾无害处理开出了新“药方”。

黄显团队研发出了一种引线互连的室温水烧结纳米复合材料，用这种材料制成的电子产品在正常使用条件下可以长期稳定地使用，当需要废弃回收时，只需要将电子产品丢入水中，即可在几天之内降解，其中的芯片等元器件仍然可以回收使用，既没有污染又能增加电子元器件的利用率，实现电子产品无污染化的快速回收。

在天津大学精仪学院的实验室里，记者看到了刚刚研发成功的可溶性智能手表。该手表和传统的智能手表一样，具有传感器，可以精确测量心率、血氧水平和步数，并通过蓝牙连接，将这些数据传输到手机应用程序；有机发光二极管（OLED）屏幕可以显示相关手机的日期、时间和消息。但与普通智能手表不同的是，当这款智能手表被完全浸入水中时，其外壳和电路会在40h内完全溶解，遗留下来的仅是OLED屏幕、电阻器、电容器等可再次利用组件。（中国电子元件行业协会）

我国学者与海外合作者在磁性材料中发现·多拓扑荷特性“磁束子”

中科院强磁场科学中心杜海峰研究团队联合安徽大学和美国新罕布什尔大学臧佳栋团队提出并实验验证了一种多拓扑荷磁结构。该磁结构具有粒子特性，其拓扑荷可以是从正到负的任意整数值，表现出与拓扑荷相关的电流新颖调控特性。

数据存储是信息社会发展的重要基石。以硬盘为代表的磁存储器件存储了全球约70%的数据，但其存储速度、密度和能耗均趋于功能极限。近年来，科学家在磁性材料中发现的磁斯格明子、磁麦韧、磁浮子、磁霍普夫子等多种纳米尺度拓扑磁结构，表现出强自旋—电子耦合特性，有望作为新型数据载体构建新一代高性能自旋电子学器件。对拓扑磁结构的研究形成了拓扑磁电子学学科。然而，前期研究的拓扑磁结构的拓扑荷均不大于1，限制了器件应用。

该联合团队通过三维微磁学模拟及原位洛仑兹透射电镜实现了一种由中间层“磁斯格明子袋”与表面层“多拓扑态磁涡旋”结合的三维多拓扑态磁结构。考虑其构型类似于超导涡旋束，这种磁结构被命名为“磁斯格明子束子”（Skyrmion Bundles），简称“磁束子”。“磁束子”在纳秒脉冲电流驱动下具有粒子行为，能够作为一个整体在电流驱动下运动，并且其运动轨迹与拓扑荷符号密切相关。

多拓扑荷“磁束子”的实验发现将拓扑磁电子学研究对象从单拓扑荷扩展到多拓扑荷，揭示了磁性材料中拓扑磁结构的多样性，为未来开发多态存储、逻辑及信息处理器件提供新的数据载体，有望开辟拓扑磁电子学研究的新领域。（国家自然科学基金委员会）

中科院在可见—近红外光电探测研究方面取得新进展

中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所科研人员在可见—近红外光电探测研究方面取得进展，获得了高性能的可见—近红外锡离子（Sn2 +）敏化的硫化铅（PbS）薄膜光电探测器。

光电探测在环境监测、光通讯、生物医学成像和军事预警等领域具有广泛应用前景。PbS是一种直接带隙半导体，在可见光到红外光范围内具有较高的光吸收系数，非常适合作为可见—红外光的探测材料，但是PbS中通常存在大量的缺陷，导致其光电性能较差。

前期，为提高光电响应度，研究团队将金纳米棒修饰到PbS的表面，借助金纳米棒的等离共振增强效应将PbS的光响应度提升了125%～175%。通过改变金纳米棒的高度，调整金纳米棒的等离共振峰，进而将光响应的最佳位置从可见光范围调整到近红外光范围。

目前，提高PbS光电特性的途径主要是在PbS中增加敏化中心：第一，在氧气环境中进行高温快速热处理，使PbS的带隙中引入敏化中心和附加态能级，从而提高载流子寿命，但该方法重复性较差；第二，利用高能激光器对PbS薄膜进行增敏，由于受到激光光斑大小的影響，导致薄膜增敏不均匀，而且高能激光可能会破坏薄膜结构，因此难以规模化生产；第三，在化学沉淀PbS过程中进行化学敏化，通过在反应溶液中加入强氧化剂（过氧化氢、过氧化钠、水合肼等）来引入敏化中心，虽然提高了敏化效率，但强氧化剂的大量使用使批量生产存在一定的安全隐患。

鉴于此，团队科研人员采用安全有效的掺杂敏化法，通过添加Sn2+对PbS进行敏化来提高其光电特性。同时，Sn2+敏化使得其响应时间降低到微秒量级，仅是纯PbS薄膜探测器响应时间的十万分之一。此外，该探测器对不同频率的脉冲光响应的稳定性高，在4kHz高频脉冲光照射下，仍具有优异的稳定性和开关重复性能。（中国科学院）

台积电推出用于硅光子芯片的先进封装技术

台积电已针对数据中心市场推出了其新型先进封装技术——紧凑型通用光子引擎（COUPE）异构集成技术，为了应对网络流量的爆炸式增长，数据中心芯片必须发展硅光子（SiPH）技术，以降低功耗并提高传输速度，这也推动了相关封装技术的进步，台积电COUPE技术由此应运而生。

COUPE技术是一种光电共封装技术（CPO），将光学引擎和多种计算和控制ASIC集成在同一封装载板或中间器件上，能够使组件之间的距离更近，提高带宽和功率效率，并减少电耦合损耗。据消息人士所说，SiPH应用市场将至少需要2～3年的时间才能起步，但台积电凭借其对COUPE技术的储备，有望在该领域抢占先机，特别是用于数据中心的SiPH网络芯片。微软和谷歌都在关注采用SiPHASIC作为他们的数据中心芯片。（中国半导体行业协会）

晶能成功制备硅衬底红光Micro LED，全彩化关键突破

晶能光电成功制备了红、绿、蓝三基色硅衬底GaN基MicroLED阵列，在MicroLED全彩芯片开发上前进了关键一步。

微米尺寸的MicroLED制备已经脱离了普通LED工艺而进入了IC制程。大尺寸硅衬底GaN晶圆具有低成本、兼容IC制程、易于衬底剥离等核心优势，已成为MicroLED制备的主流技术路线。在国际上，Aledia、Plessey、ALLOS、STRATACA CHE等公司都在专注于硅衬底MicroLED开发。主要消费电子产业巨头更是在这一领域投入大量资源，以期在AR、VR等可穿戴设备的巨大市场中拔得头筹。

MicroLED走向大规模应用要求高良率和高光效的红绿蓝三基色MicroLED芯片。目前绿光和蓝光的GaN材料体系已经成熟，并满足MicroLED制程开发的要求。但对于红光MicroLED，传统的红光AlInGaP体系因为其材料较脆和侧壁上非辐射复合严重，面临着良率和光效两方面的重大技术瓶颈。所以，开发InGaN基红光LED，特别是大尺寸硅衬底上InGaN基红光LED被业界寄以厚望。晶能光电这一成果发布，标志其成为国内首家实现硅衬底GaN基三基色MicroLED的生产企业。（中国半导体行业协会）

硅烷科技拟建设500t/a半导体硅材料项目

河南硅烷科技发展股份有限公司（以下简称“硅烷科技”）发布关于拟建设500t/a半导体硅材料项目的公告。公告显示，硅烷科技主导研发的区熔级多晶硅项目已取得阶段性成果，该项目的研发样品分别在第3方专业检测机构和试用厂家进行了检测和试验，依据检测报告以及试验反馈情况，各项指标与国外进口产品基本一致。（中国半导体行业协会）

年产10万片碳化硅单晶衬底项目在涞源投产

河北同光科技发展有限公司年产10万片直径4～6英寸碳化硅（SiC）单晶衬底项目，在保定市涞源县经济开发区投产，成为保定第3代半导体产业从研发到规模量产的一次成功跨越。

SiC单晶作为第3代半导体材料的核心代表，处在SiC产业链的最前端，是高端芯片产业发展的基础和关键。2020年3月，涞源县人民政府与该公司签署协议，政企共建年产10万片直径4～6英寸SiC单晶衬底项目，总投资约9.5亿元，项目采用国际先进的SiC单晶衬底生产技术，布局单晶生长炉600台，购置多线切割机、研磨机等加工设备200余台，建成具有国际先进水平的SiC单晶衬底生产线（。中国半导体行业协会）