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研究背景 芯片是人類最偉大的發(fā)明之一，也是現代電子信息產業(yè)的基礎和核心。小到手機、電腦、數碼相機，大到6G、物聯網、云計算均基于芯片技術的不斷突破。半導體光刻工藝水平的發(fā)展是以芯片為核心的電子信息產業(yè)的基石，目前半導體光刻的制造工藝幾乎是摩爾定律的物理極限。隨著制造工藝的越來越小，芯片內晶體管單元已經接近分子尺度，半導體制作工藝的“瓶頸效應”越來越明顯。隨著全球化以及科技的高速發(fā)展，急劇增長的龐大數據量要求數據處理模型和算法結構不斷優(yōu)化升級，帶來的結果就是對計算能力和系統(tǒng)功耗的要求不斷提高。而目前智能電子設備大多存在傳輸瓶頸、功耗增加以及計算力瓶頸等現象，已越來越難以滿足大數據時代對計算力與功耗的需求，因此提高運算速度同時降低運算功耗是目前信息工業(yè)界面臨的緊要問題。 如當年集成電路開創(chuàng)信息時代一樣，當下已經普及的光通信正在成為新革命力量的開路先鋒。與此同時，光子芯片正在從分立式器件向集成光路演進，光子芯片向小型化、集成化的發(fā)展趨勢已是必然。相對于電子驅動的集成電路，光子芯片有超高速率，超低功耗等特點，利用光信號進行數據獲取、傳輸、計算、存儲和顯示的光子芯片，具有非常廣闊的發(fā)展空間和巨大的潛能。 項目功能 本項目瞄準光通信關鍵技術及核心芯片，基于量子阱二極管發(fā)光探測共存現象，探索關鍵微納制造技術，研制出可以同時實現通信、感知功能的一體化光電子芯片。 技術路線 一、技術原理及可行性 本項目主要負責人王永進教授發(fā)現如圖1所示的量子阱二極管發(fā)光探測共存現象，首次研制出同質集成發(fā)射、傳輸、調制和接收器件的光電子芯片，這些原創(chuàng)工作引起了業(yè)界相關科研小組地廣泛關注，化合物半導體同質集成光電子芯片成為研究熱點。香港大學的蔡凱威小組和申請人合作提出濕法刻蝕和激光選擇性剝離技術，在藍寶石氮化物晶圓上實現LED基同質集成光電子芯片(Optica 5, 564-569 (2018))。沙特阿卜杜拉國王科技大學Ooi教授和美國加州大學圣巴巴拉分校Nakamura教授小組在藍寶石氮化物晶圓上，研制出基于氮化物激光器的同質集成光電子芯片(Opt. Express 26, A219(2018))。中科院蘇州納米所孫錢小組在硅襯底氮化物晶圓上，研制出基于氮化物激光器的同質集成光電子芯片(IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 24, 8200305 (2018))。在NRZ-OOK調制方式下，InGaN/GaN量子阱二極管可實現Gbps的光發(fā)射、調制和探測速率(Appl. Phys. Express 13, 014001 (2020))。這些工作表明研發(fā)基于光子傳輸的化合物半導體同質集成光電子芯片以實現片上光子通信是可行的。   二、總體結構設計及工藝流程 本項目提出的同時通信/感知一體化光電子芯片基于常規(guī)的藍寶石襯底氮化鎵基多量子阱LED外延片進行設計，無需特殊定制的外延結構。以典型的2寸氮化鎵基藍光LED外延片為例，其外延片結構如圖2所示，從下至上依次為藍寶石襯底、AlGaN緩沖層、未摻雜GaN層、N型GaN層、InGaN/GaN多量子阱層和P型GaN層，通過調節(jié)InGaN/GaN多量子阱層的參數（層厚度與In的比例等等）可制備具有不同中心波長的光源器件。   圖3為本項目所提出的同時通信/感知一體化光電子芯片結構。在藍寶石襯底的氮化物晶圓上通過刻蝕和沉積等一系列晶圓級微納加工技術，制備出單片集成的InGaN/GaN多量子阱LED和PD。光子芯片的P、N電極可以采用倒裝技術直接與基板相連，光線從透明的藍寶石襯底發(fā)出，這樣不僅使得器件具有優(yōu)良的電性能和熱特性而且簡化了其后期的封裝工藝。 三、技術創(chuàng)新優(yōu)勢 1、同一塊晶圓上集成LED和PD使得兩者間距離大大縮短，不僅有助于增強PD對藍寶石表面反射光線的耦合，提升感知系統(tǒng)性能，而且縮小了器件整體外形，符合集成電子器件小型化、便攜化的發(fā)展趨勢； 2、單片集成的LED和PD器件相比于傳統(tǒng)異質的、分立的LED和PD簡化了封裝形式和工藝，不再需要對LED和PD進行單獨的封裝，而且同質集成器件的基板也較異質結構的簡單統(tǒng)一，極大地縮短了集成系統(tǒng)的制作周期； 3、同時通信/感知一體化光電子芯片采用相同的工藝就可以制作出LED和PD，簡化了生長異質材料的復雜性，縮短了器件流片的周期，使用同一工藝就可將LED和PD進行批量生產，有效地降低了生產成本。 四、實驗驗證 本項目團隊所在的Peter Grünberg研究中心擁有完整的LED器件制備、光電性能測試與電學性能測試平臺，并且項目成員積累了豐富的測試技術與經驗，能夠滿足本項目的同時通信/感知一體化光電子芯片測試同時表征光電參數與電學參數的需求。下圖4所示為器件形貌表征圖，從左邊依次是掃描電鏡圖、光鏡圖、原子力顯微鏡圖。   基于通信感知一體化芯片，本項目利用單個多功能集成器件成功實現了對人體脈搏的監(jiān)測功能，如圖5所示。   另外基于通信感知一體化氮化鎵光電子芯片，我們還實現了照明、成像和探測功能為一體的LED陣列系統(tǒng)，如圖6所示。該系統(tǒng)可以在點亮照明的同時，實現對外界光信號的探測與感知，通過后端系統(tǒng)處理后，再將信息通過陣列顯示出來，實現多種功能的集成。 項目負責人王永進教授是國家自然基金委優(yōu)秀青年項目、國家973項目獲得者，他以第一或通訊作者身份在Light-Sci Appl.等主流學術期刊發(fā)表一系列高質量研究論文，獲授權中國發(fā)明專利23項，美國發(fā)明專利2項，被National Science Review、Semiconductor Today等做9次專題報道，榮獲2019年中國電子學會科學技術獎（自然科學）、2019年南京市十大重大原創(chuàng)成果獎等。

隨著高爐冶煉強度的提高和優(yōu)質煉焦煤資源的緊缺加劇，以熱性質為重點的焦炭質量優(yōu)化制備技術得到冶金界越來越重視。從煉焦煤性質、配煤原理、配煤技術、焦炭分子和微晶結構、焦炭熱性質控制因素、焦炭爐外處理技術及降低焦炭制備成本等方面持續(xù)研究焦炭優(yōu)化生產理論和技術，提出了焦炭微結構與熱性質的定向控制的集成技術。 利用現代分析儀器XRD/XPS/SEM/TEM/ROMAN/AFM等全面系統(tǒng)的研究焦炭的碳微晶結構、氣孔結構，以及礦物質的化學組成等，提出了表征焦炭碳微晶的微晶化度、表征氣孔性質的氣孔粗糙度、表征礦物質對焦炭化學反應催化作用的催化指數等參數，揭示了控制焦炭熱性質的本征因素是焦炭微晶化度－氣孔結構參數－催化指數。 將冶金焦炭作為多孔脆性材料，運用材料力學及其破碎斷裂有關理論，研究了焦炭在加熱過程中的形貌變化、高溫熱膨脹性能、高溫彈性模量、高溫抗拉抗折強度等，提出了焦炭熱性質的新概念。 在全面系統(tǒng)的研究了煉焦煤性質和配伍性、配煤煉焦過程機理及其與焦炭熱性質關系的基礎上，提出了“碳合金”配煤新概念和初步實現焦炭微晶結構定向控制，建立了基于碳合金配煤理論的焦炭冷熱強度預測模型，擴大了煉焦煤源，使大型高爐用焦炭配煤中不粘煤配比最高可達到20％，可產生巨大的經濟和社會效益。 針對優(yōu)質煉焦煤源日益緊缺的狀況，提出了進一步提高焦炭熱性質的爐外處理技術設想，并在實驗室內詳細研究了基于化學催化理論的負催化技術、化學氣相熱解沉積理論的表面處理技術等對提高焦炭熱性質的作用，表明合適的爐外處理技術可以大幅度提高焦炭熱性質。

發(fā)明(設計)人：李濤, 徐貝貝, 祝世寧。本發(fā)明涉及一種基于超構透鏡陣列的大視場集成顯微成像裝置。該裝置包括：光源、超構透鏡陣列、線偏振片和圖像傳感器；所述線偏振片固定于所述光源的后方，且所述線偏振片位于所述光源的出射光路上；所述超構透鏡陣列固定于所述線偏振片的后方，且所述超構透鏡陣列位于所述線偏振片的出射光路上；待成像物體位于所述線偏振片和所述超構透鏡陣列之間；所述圖像傳感器位于所述超構透鏡陣列的后方；所述超構透鏡陣列中包括周期性排布的多個超構透鏡。本發(fā)明可以實現在不犧牲分辨率不增加工作距離的條件下，擴大成像視場。

黨的十八大提出“建設五位一體”的總布局，其中生態(tài)文明建設是基礎；我國正深入實施“一帶一路”戰(zhàn)略，推動互聯網與經濟社會各領域的深度融合。本項目在已經獲得自主知識產權的基礎上，整合蘭州大學在DNA條形碼和深圳市中光遠科技有限公司在物聯網智能系統(tǒng)方面的技術儲備，創(chuàng)制草產品DNA條形碼數據庫，構建草產品種植生產、檢驗、加工包裝和流通等溯源數據中心平臺，利用互聯網整合條形碼序列及生產加工信息構建草產品的溯源集成系統(tǒng)。迅速、快捷的追溯草品質及質量，提高草產品優(yōu)質生產和消費安全，最終實現草產品從生產到銷售的全

1. 痛點問題 2021年12月，生態(tài)環(huán)境部會同相關部門印發(fā)了《“十四五”時期“無廢城市”建設工作方案》，指出將在100個左右地級及以上城市開展“無廢城市”建設，對提升城市固體廢物的全過程管理水平提出了更高的要求。然而，當前我國許多城市固體廢物產生量持續(xù)加大，無害化處置能力尚未得到有效保障，處理設施布局零散，固體廢物精細化、信息化管理水平較低，在構建先進的城市固體廢物管理模式中面臨頂層設計、基礎設施、管理體系等軟硬件條件的不足，顯著影響“無廢城市”建設成效及固廢管理領域碳減排目標的實現。亟需改進傳統(tǒng)碎片式、分種類、智能化水平較低的固體廢物管理模式，依托物聯網和智慧支撐技術形成多種類型固體廢物分類-收運-協同處置全鏈條系統(tǒng)性方案，充分發(fā)揮固廢處置中的減污降碳協同增效作用，提升城市固體廢物處理在全環(huán)節(jié)規(guī)劃設計、工藝技術集成優(yōu)化、工程及園區(qū)的可持續(xù)運營等方面的綜合實力。 2. 解決方案 針對城市固體廢物全過程管理問題，本項成果發(fā)揮清華大學環(huán)境學院循環(huán)經濟產業(yè)研究中心在城市固體廢物管理理論研究、工藝優(yōu)化調控和規(guī)劃決策應用等領域的長期積累，開發(fā)“無廢城市”建設頂層系統(tǒng)規(guī)劃工具，研發(fā)全鏈條工藝模擬與優(yōu)化技術，搭建基于物聯網和大數據的城市固廢智慧化管理平臺，形成能夠有效服務于“無廢城市”建設的城市固廢分類-收運-協同處置全鏈條系統(tǒng)性解決方案。具體包括： （1）針對城市固體廢物處理處置系統(tǒng)存在的現實問題，在整個城市層面構建從源頭分類減量到末端處理處置、處理設施協同共生的工程技術體系和管理運營模式，打造處理設施協同共生、碳減排和二次污染集中控制效果顯著、實現物質有序循環(huán)和能量梯級利用的多源固廢協同處置園區(qū)，構建無害化、資源化、可持續(xù)的城市循環(huán)代謝鏈網； （2）開展多源固廢處理處置工藝機理模擬，揭示固廢-水-能耦合代謝路徑與減污降碳潛力空間，實現工藝參數優(yōu)化；模擬不同固廢管理路徑對物流、能流的影響，支撐不同應用場景下涵蓋源頭分類及減量化、污染處理處置、殘余物集中控制全過程的工程技術體系優(yōu)化； （3）基于物聯網、智能監(jiān)控、在線仿真技術等，構建城市固廢管理多源異構大數據系統(tǒng)，形成原創(chuàng)性固廢智慧管控技術，支撐建立集固廢監(jiān)測、溯源、預報、應急、調控等功能于一體的可視化管理平臺，提供多場景、多效能、智慧化城市固廢系統(tǒng)性解決方案。 合作需求 （1）與從事城市固廢處理、再生資源回收利用、靜脈產業(yè)園建設等領域的企業(yè)以及綠色金融機構開展業(yè)務合作； （2）項目孵化需辦公場地500平米，天使輪融資需求約3000~5000萬。

本發(fā)明提出一種高亮度的集成成像3D顯示裝置，該裝置由漫反射層Ⅰ、背光源、棱錐針孔陣列、以及透射型顯示面板組成，背光源由四個線光源組成，為整個顯示裝置提供光源；棱錐針孔陣列由棱錐針孔在水平和垂直方向上等間距排列而成，棱錐針孔的側面為漫反射層Ⅱ；透射型顯示面板上顯示微圖像陣列；漫反射層Ⅰ、背光源、棱錐針孔陣列三者精密貼合且中心對齊，由背光源發(fā)出的光線經過漫反射層Ⅰ和各棱錐針孔側面的漫反射層Ⅱ的多次反射后，由棱錐針孔陣列頂部的小孔透射出來，并照射到透射型顯示面板上，從而顯示出3D圖像。

集成成像三維顯示領域中，傳統(tǒng)的集成成像系統(tǒng)是利用微透鏡陣列來記錄和再現物空間三維信息的一種真三維顯示系統(tǒng)，可實現單目立體成像顯示，但其存在體積大、重量大、結構復雜等缺點，難以實現一體化的單目立體三維顯示；并且現有集成成像三維顯示系統(tǒng)不能同時實現高透過率、大系統(tǒng)光瞳的視透型三維顯示。更進一步的，目前的三維顯示系統(tǒng)功能單一，缺乏人性化設計，無法實時顯示人眼動態(tài)。 本項目發(fā)明了一種性能優(yōu)化的有眼動追蹤功能的波導式集成成像三維顯示系統(tǒng)，通過引入衍射光學元件克服技術背景中所述的體積大、重量大、結構復雜等缺點，實現一體化的單目立體三維顯示；同時引入波導這一光學元件，實現離軸、高透過率、大系統(tǒng)光瞳的視透型單目立體三維顯示。更進一步的，本發(fā)明的系統(tǒng)引入紅外眼動追蹤技術，檢測使用者的眼睛動作，再設置相應動作反饋系統(tǒng)，便可以相應實現隨著人眼動作切換不同三維顯示信息的功能。 本項目的應用，將使得集成成像三維顯示系統(tǒng)的整機結構更加輕便、緊湊，且更加符合人眼的觀看需求，使得這一技術向著一體化、市場化逐步邁進，有望在未來的三維顯示領域占據一席之地。

本成果在常溫常壓條件下實現金屬的浸提和富集，無需消耗強酸和雙氧水等危險化學品，設備無需過度防腐，無需龐大的酸霧處理系統(tǒng)，設備投入低、運行安全。該技術屬平臺技術，對于各種材料源危廢（廢舊電池、失效催化劑、電子線路板）和工業(yè)源危廢（電鍍污泥、酸洗污泥、冶煉廢渣）均可實現金屬浸提和富集。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、技術分析 基于膜生物反應器的生物瀝浸和循環(huán)富集成套設備，大幅提高了微生物濃度，較之常規(guī)的生物冶金/生物瀝浸其效率提高了一個數量級，浸提時間由5-10天縮短至6-24小時。通過專利技術-膜生物反應器實現了瀝液的再生循環(huán)和金屬的循環(huán)富集，不但解決了危廢中金屬含量低、回收困難的問題；而且顯著減少了廢水的產生和培養(yǎng)液的消耗。該技術在常溫常壓條件下實現金屬的浸提和富集，無需消耗強酸和雙氧水等危險化學品，設備無需過度防腐，無需龐大的酸霧處理系統(tǒng)，設備投入低、運行安全。該技術屬平臺技術，對于各種材料源危廢（廢舊電池、失效催化劑、電子線路板）和工業(yè)源危廢（電鍍污泥、酸洗污泥、冶煉廢渣）均可實現金屬浸提和富集。該技術尤其對于火法和濕法過程產生的低含量煙灰、爐灰、浸出渣都具有很強的適用性、高效性和經濟性，可同步實現有價金屬最大程度回收和殘渣脫毒脫帽。 每處理一噸涉重危廢的經濟收益為3000元，成本約為1000元，同時節(jié)省了4000元每噸的涉重危廢處置費用，如果每年處理3000噸涉重危廢，毛收益為800萬，可節(jié)約處置費1200萬。 從涉重危廢中回收有價金屬，去除有毒金屬，使涉重危廢脫毒脫帽，不僅避免了金屬資源的浪費，也避免了重金屬的環(huán)境污染。 基于膜生物反應器的生物瀝浸和循環(huán)富集成套設備，大幅提高了微生物濃度，較之常規(guī)的生物冶金/生物瀝浸其效率提高了一個數量級，浸提時間由5-10天縮短至6-24小時。通過專利技術-膜生物反應器實現了瀝液的再生循環(huán)和金屬的循環(huán)富集，不但解決了危廢中金屬含量低、回收困難的問題；而且顯著減少了廢水的產生和培養(yǎng)液的消耗。該技術在常溫常壓條件下實現金屬的浸提和富集，無需消耗強酸和雙氧水等危險化學品，設備無需過度防腐，無需龐大的酸霧處理系統(tǒng)，設備投入低、運行安全。

新型氫轉換材料實現了簡單、高效、即時即地制氫，結合氫氧燃料電池，可為國民經濟和軍事領域提供便攜式電源的解決方案。關鍵產品技術已達國際先進水平，增強了我國在氫能制取和應用技術上的核心競爭力。?