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本項目研究了超材料的電磁特性、基于超材料的反向切倫科夫輻射、基于納米材料冷陰極的場發射特性以及它們在高效率、高功率和高頻率的真空電子器件中的應用。相關SCI論文共計153篇，SCIE數據庫中的他引次數為1058次，代表性論文被《自然-納米技術》、《物理評論快報》、《先進材料》等國際頂級期刊上發表的SCI論文他引157次。這些學術成果解決了真空電子器件所面臨的核心科學問題，在國際真空電子學領域產生了重大的影響。

本發明公開了一種可重復利用柔性有機電致發光器件，從下至上依次包括印有圖文信息的塑料薄膜 層、不干膠層、陽極層、空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層和陰極層；所述的不干膠層通過滾涂方式粘 附在陽極層上；所述陽極層、空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層和陰極層通過真空蒸鍍方式緊密貼合在 一起，所述的塑料薄膜層與不干膠層可反復剝離與粘結地貼合在一起。本發明所制得的柔性有機電致發 光器件作為薄型燈箱的光源，可以通過塑料薄膜層的反復剝離與粘結達到重復使用的目的，使圖

本成果以原有的直寫型3D打印技術為基礎，通過對于現有3D打印技術的進一步開發，實現簡便，高效的微結構構筑技術。實現微結構納米晶器件的高效構筑，進一步提升器件的光溢出效率。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、技術分析 成果源于國家自然科學基金“異價摻雜量子點的合成、聚合物基復合塊體3D打印制造與性能研究”，項目編號51872030。本成果以原有的直寫型3D打印技術為基礎，通過對于現有3D打印技術的進一步開發，實現簡便，高效的微結構構筑技術。實現微結構納米晶器件的高效構筑，進一步提升器件的光溢出效率。傳統發光器件由于器件材料的折射率高于空氣，光從器件內部向空氣傳播時，部分光會在器件的內表面發生全反射，從而無法實現高效的光溢出效果。2017年，Nature Photonics上報道的塊體熒光器件內部發出的光大量的在器件邊緣聚集（75%），正面與背面光溢出量的總和僅僅為25%(Nature Photonics, 2017,11,177-185.)。本成果以器件內部微結構構筑為基礎，通過微結構在器件內部的全反射界面構筑，改變光在材料內部的傳輸路徑，實現器件正面的光溢出效果增強。 本專利的高光溢出效果可以廣泛的應用于激光器、LED照明領域，提升能源利用效率。目前本專利可以將塊體材料單側約為~25%的溢出效率提升至~80%，約為3.2倍的提升。保守估計將此技術用于實際器件中，可以實現2倍以上的提升，這就意味著對于能源的消耗可以降低至原有的50%。照明約占全球能源消耗的15%-19%，全球溫室氣體排放的5%-6%。據統計2021年，全球照明市場總市值達到8089億元。照明技術是任何一個國家與地區都不可或缺的，高效的照明技術不僅可以為解決全球的能源危機提供有效解決途徑，同時為減少碳排放作出巨大貢獻，產生巨大的經濟效益。

傳統PZT壓電陶瓷應用廣泛，但在居里溫度較低，環境溫度較高時，PZT陶瓷樣品極易退極化。隨著壓電材料的應用范圍的進一步拓展，一些極端條件對壓電陶瓷的應用提出了新的挑戰。北京大學工學院實驗室利用高居里點的鈧酸鉍 - 鈦酸鉛壓電陶瓷制備了基于 d31模式和d33模式的應用于高溫環境中的壓電振動能量回收器，器件可以穩定地工作在 150℃以上的高溫環境中。高溫下由于電疇被活化，器件的壓電系數和相應的輸出功率比室溫時提高一倍以上。 與壓電能量回收器不同的是，壓電驅動器是一種利用壓電效應，將電能轉化為機械能實現納米級驅動的器件，壓電驅動器利用壓電材料的準靜態逆壓電效應實現10微米至100微米的微小位移；同時，還可以利用壓電陶瓷的高溫諧振動效應制備高溫壓電馬達。

本申請涉及一種實現微型LED顯示器件封裝制作方法，通過設計新型的微型LED陣列顯示器件結構，結合電極外引光刻工藝與貼片封裝工藝，以進行微型LED陣列顯示器件與驅動電路板的封裝集成。一方面通過制備電極外引結構，可以增大像素的電極面積，使得貼片鍵合過程更容易操作且精確度更高，有效簡化鍵合的步驟；另一方面結合漏印錫膏技術，將芯片與基板鍵合，減少金線或者合金等物料的使用，并且通過采用芯片高像素密度陣列式制作，提升生產效率，并降低生產成本。

本發明涉及一種具有存儲功能的晶體管器件的應用，屬于半導體器件技術領域。針對現有二維電荷陷阱存儲器中因缺乏合適電荷陷阱介質導致的可靠性差及集成度低等問題，本發明提出采用二維碘化鉛（PbI<subgt;2</subgt;）作為電荷陷阱層，利用其天然存在的碘空位缺陷實現高效電荷捕獲。所述器件由二維半導體材料（如WSe<subgt;2</subgt;）與PbI<subgt;2</subgt;通過范德華異質結構集成，形成柵控存儲單元。該器件具有大存儲窗口、高開關比、快速寫入速度、多級存儲能力、高久性及長數據保持時間。本發明為高集成度、低功耗非易失性存儲器提供了創新解決方案。

本發明公開了一種微型皮拉尼計的制備方法及其與體硅器件集成加工的方法。集成加工的方法包括：在硅基片正面制備體硅器件所需的絕緣層及電路引線；在硅基片的背面或正面沉積一層絕緣隔熱材料，刻蝕去除其四周部分得到絕緣隔熱層；在絕緣隔熱層上制備加熱體和電極；在沒有加熱體的一面制備圖形化的光刻膠掩膜；在有加熱體的一面沉積金屬膜；將金屬膜粘貼在表面有氧化層的硅托片上；對有光刻膠掩膜的一面進行感應耦合等離子體干法刻蝕，刻穿硅基片；去除光刻膠掩膜和金屬膜，得到集成結構。本發明能有效提高皮拉尼計的制備與其它工藝的兼容性，解決皮拉尼計與體硅器件集成封裝工藝難度大，風險高，成本高且產量低的技術問題。

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近年來，磁振子電子學在信息計算和信息傳輸領域表現出了極具價值的應用潛力。磁振子電子學利用以磁振子為載體的電子自旋進動來實現信息處理，有望實現無熱量產生、低耗散的信息傳輸，相比于傳統意義上通過操縱電荷來實現信息的處理的微電子學具有無可比擬的巨大優勢。磁振子電子學領域的進展很大程度上依賴于能夠有效傳輸磁振子的新材料的發現，而獲得長距離的磁振子輸運始終是磁振子電子學研究的重中之重。與通常的三維磁性絕緣體（如Yttrium Iron Garnet）相比，二維尺度下的磁振子被理論預言有很多的新穎物理效應，例如自旋能斯特效應，拓撲磁振子，以及外爾磁振子等。 在最新的研究文章中，量子材料科學中心韓偉課題組在二維磁性體系中展開工作并取得了重要進展，觀測到了二維反鐵磁體系中磁振子的長距離輸運。MnPS3晶體是一種層狀反鐵磁材料，利用機械剝離手段得到了二維的MnPS3薄片。MnPS3薄片上制備了用于測量磁振子輸運的非局域器件，器件結構如圖A所示。器件左側Pt電極通過熱方法來注入磁振子，右側Pt電極探測在二維MnPS3中擴散傳輸的磁振子。在二維反鐵磁MnPS3中，實驗上觀測到了幾微米的磁振子擴散長度。并且從圖B中可以看出，隨著注入端和探測端距離的增加，探測到的非局域信號表現出e指數衰減的形式，跟一維漂移擴散模型的理論模型一致。在此基礎上，他們還系統研究了MnPS3厚度對磁振子弛豫性質的影響。隨著MnPS3厚度從40nm降低至8nm，磁振子弛豫長度由4μm減小到1μm（圖C），這可能是由較薄的MnPS3中較強的表面雜質散射效應導致的。 該文章中的結果具有重要的學術價值：二維材料中的磁振子輸運實現為二維磁性材料在磁振子電子學的應用與發展奠定了基礎，也有望推動磁振子在量子尺度下的新穎量子物理性質研究。圖：二維反鐵磁體系中磁振子輸運研究。（A）二維反鐵磁MnPS3中的磁振子輸運測量結構示意圖。（B）自旋信號R_NL^*隨電極間距的依賴關系，與理論預言的e指數衰減吻合。（C）磁振子弛豫長度隨MnPS3厚度的依賴關系。 該工作于2019年2月7日在線發表于物理學術期刊Physical Review X上(Phys. Rev. X 9, 011026 (2019) )。 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevX.9.011026。該工作由韓偉研究員設計和指導完成，北京大學量子材料科學中心2015級博士生邢文宇為文章第一作者，物理學院2015級本科生邱露頤為第二作者（今年9月份將去哈佛大學讀博士），韓偉研究員為文章通訊作者。本工作的順利完成得到了量子材料科學中心賈爽教授和謝心澄院士的合作幫助，以及國家重大科學研究計劃、國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項的支持。

北京大學物理學院/定量生物學中心歐陽頎課題組在Nature Physics發表題為“The energy cost and optimal design for synchronization of coupled molecular oscillators”（文章網址：https://www.nature.com/articles/s41567-019-0701-7）文章，揭示了互相耦合的分子振子達到同步化所需的熱力學代價，表明分子振子的同步化需要額外能量耗散，并揭示了能量耗散與所能達到的最優同步化效果及耦合的最佳設計之間的關系。 振子之間的同步化現象在自然界是非常普遍的現象，許多非線性理論與實驗很好地回答了很大一部分非線性振子中的同步化問題。然而，對于分子振子而言，他們的振蕩節律由隨機的、大噪聲的生化反應所決定，與之前相對成熟的非線性理論所涉及的情況有所不同。這類分子振子的同步化規律，尤其是同步化所需的熱力學代價尚不明確。 歐陽頎課題組與美國IBM T. J. Waston 研究中心/北京大學定量生物學中心杰出訪問教授的涂豫海教授展開合作研究，首次在理論上闡明了實現分子振子同步化所需的熱力學代價。該研究提出一個簡單而普適的隨機理論模型，假設不同的分子振子之間被一些額外的分子間化學反應耦合起來從而使彼此的相位相互靠近，用以描述一般的可產生同步化振蕩的分子振子。在這個理論模型中，研究者們找到了單分子穩定振蕩狀態的概率密度的解析解，由此計算了不同條件下的能量耗散，并通過平均場近似得到了該振蕩出現同步化現象的條件。通過比較不同條件下的能量耗散，研究者發現，若要實現分子振蕩的同步化，除去驅動單個分子振蕩的能量以外，還必須要有一部分不為零的額外的能量耗散。除此以外，當外界條件給定能量耗散的大小時，雖然可以通過調整模型中的參數達到各種不同的同步化效果，但是可以達到的最優的同步化效果由給定的能量耗散所限制。當能量耗散小于一個臨界值時（這個臨界值大于驅動單個分子振蕩的能量）同步化是不可能的，給定的能量耗散越大，所能達到的最優同步化效果越好。該結論具有一定的普適性。隨后研究者在藍藻的生物鐘系統中檢驗了該理論，驗證了生物體內的分子振蕩體系確實需要額外的能量來實現同步化。 北京大學物理學院博士生，歐陽頎課題組的張東良為該文章的第一作者，涂豫海教授為通訊作者，合作者包括歐陽頎教授和美國加州圣地亞哥分校的博士后曹遠勝博士。