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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(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心。小到手機(jī)、電腦、數(shù)碼相機(jī)，大到6G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算均基于芯片技術(shù)的不斷突破。半導(dǎo)體光刻工藝水平的發(fā)展是以芯片為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)的基石，目前半導(dǎo)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(nèi)晶體管單元已經(jīng)接近分子尺度，半導(dǎo)體制作工藝的“瓶頸效應(yīng)”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(shù)據(jù)量要求數(shù)據(jù)處理模型和算法結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級，帶來的結(jié)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(shè)備大多存在傳輸瓶頸、功耗增加以及計算力瓶頸等現(xiàn)象，已越來越難以滿足大數(shù)據(jù)時代對計算力與功耗的需求，因此提高運(yùn)算速度同時降低運(yùn)算功耗是目前信息工業(yè)界面臨的緊要問題。 如當(dāng)年集成電路開創(chuàng)信息時代一樣，當(dāng)下已經(jīng)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(jìn)，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(qū)動的集成電路，光子芯片有超高速率，超低功耗等特點(diǎn)，利用光信號進(jìn)行數(shù)據(jù)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(zhǔn)光通信關(guān)鍵技術(shù)及核心芯片，基于量子阱二極管發(fā)光探測共存現(xiàn)象，探索關(guān)鍵微納制造技術(shù)，研制出可以同時實現(xiàn)通信、感知功能的一體化光電子芯片。 技術(shù)路線 一、技術(shù)原理及可行性 本項目主要負(fù)責(zé)人王永進(jìn)教授發(fā)現(xiàn)如圖1所示的量子阱二極管發(fā)光探測共存現(xiàn)象，首次研制出同質(zhì)集成發(fā)射、傳輸、調(diào)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(guān)科研小組地廣泛關(guān)注，化合物半導(dǎo)體同質(zhì)集成光電子芯片成為研究熱點(diǎn)。香港大學(xué)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(shù)，在藍(lán)寶石氮化物晶圓上實現(xiàn)LED基同質(zhì)集成光電子芯片(Optica 5, 564-569 (2018))。沙特阿卜杜拉國王科技大學(xué)Ooi教授和美國加州大學(xué)圣巴巴拉分校Nakamura教授小組在藍(lán)寶石氮化物晶圓上，研制出基于氮化物激光器的同質(zhì)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(zhì)集成光電子芯片(IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 24, 8200305 (2018))。在NRZ-OOK調(diào)制方式下，InGaN/GaN量子阱二極管可實現(xiàn)Gbps的光發(fā)射、調(diào)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?shù)幕衔锇雽?dǎo)體同質(zhì)集成光電子芯片以實現(xiàn)片上光子通信是可行的。   二、總體結(jié)構(gòu)設(shè)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(lán)寶石襯底氮化鎵基多量子阱LED外延片進(jìn)行設(shè)計，無需特殊定制的外延結(jié)構(gòu)。以典型的2寸氮化鎵基藍(lán)光LED外延片為例，其外延片結(jié)構(gòu)如圖2所示，從下至上依次為藍(lán)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(diào)節(jié)InGaN/GaN多量子阱層的參數(shù)（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(jié)構(gòu)。在藍(lán)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(shù)，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(shù)直接與基板相連，光線從透明的藍(lán)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(shù)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(qiáng)PD對藍(lán)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(zhì)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(jìn)行單獨(dú)的封裝，而且同質(zhì)集成器件的基板也較異質(zhì)結(jié)構(gòu)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(zhì)材料的復(fù)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(jìn)行批量生產(chǎn)，有效地降低了生產(chǎn)成本。 四、實驗驗證 本項目團(tuán)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(xué)性能測試平臺，并且項目成員積累了豐富的測試技術(shù)與經(jīng)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(shù)與電學(xué)參數(shù)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(xiàn)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(xiàn)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(diǎn)亮照明的同時，實現(xiàn)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(xiàn)多種功能的集成。 項目負(fù)責(zé)人王永進(jìn)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(xué)術(shù)期刊發(fā)表一系列高質(zhì)量研究論文，獲授權(quán)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(xué)會科學(xué)技術(shù)獎（自然科學(xué)）、2019年南京市十大重大原創(chuàng)成果獎等。

隨著高爐冶煉強(qiáng)度的提高和優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源的緊缺加劇，以熱性質(zhì)為重點(diǎn)的焦炭質(zhì)量優(yōu)化制備技術(shù)得到冶金界越來越重視。從煉焦煤性質(zhì)、配煤原理、配煤技術(shù)、焦炭分子和微晶結(jié)構(gòu)、焦炭熱性質(zhì)控制因素、焦炭爐外處理技術(shù)及降低焦炭制備成本等方面持續(xù)研究焦炭優(yōu)化生產(chǎn)理論和技術(shù)，提出了焦炭微結(jié)構(gòu)與熱性質(zhì)的定向控制的集成技術(shù)。 利用現(xiàn)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(jié)構(gòu)、氣孔結(jié)構(gòu)，以及礦物質(zhì)的化學(xué)組成等，提出了表征焦炭碳微晶的微晶化度、表征氣孔性質(zhì)的氣孔粗糙度、表征礦物質(zhì)對焦炭化學(xué)反應(yīng)催化作用的催化指數(shù)等參數(shù)，揭示了控制焦炭熱性質(zhì)的本征因素是焦炭微晶化度－氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)－催化指數(shù)。 將冶金焦炭作為多孔脆性材料，運(yùn)用材料力學(xué)及其破碎斷裂有關(guān)理論，研究了焦炭在加熱過程中的形貌變化、高溫?zé)崤蛎浶阅?、高溫彈性模量、高溫抗拉抗折?qiáng)度等，提出了焦炭熱性質(zhì)的新概念。 在全面系統(tǒng)的研究了煉焦煤性質(zhì)和配伍性、配煤煉焦過程機(jī)理及其與焦炭熱性質(zhì)關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了“碳合金”配煤新概念和初步實現(xiàn)焦炭微晶結(jié)構(gòu)定向控制，建立了基于碳合金配煤理論的焦炭冷熱強(qiáng)度預(yù)測模型，擴(kuò)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(dá)到20％，可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。 針對優(yōu)質(zhì)煉焦煤源日益緊缺的狀況，提出了進(jìn)一步提高焦炭熱性質(zhì)的爐外處理技術(shù)設(shè)想，并在實驗室內(nèi)詳細(xì)研究了基于化學(xué)催化理論的負(fù)催化技術(shù)、化學(xué)氣相熱解沉積理論的表面處理技術(shù)等對提高焦炭熱性質(zhì)的作用，表明合適的爐外處理技術(shù)可以大幅度提高焦炭熱性質(zhì)。

發(fā)明(設(shè)計)人：李濤, 徐貝貝, 祝世寧。本發(fā)明涉及一種基于超構(gòu)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(gòu)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(gòu)透鏡陣列固定于所述線偏振片的后方，且所述超構(gòu)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(gòu)透鏡陣列之間；所述圖像傳感器位于所述超構(gòu)透鏡陣列的后方；所述超構(gòu)透鏡陣列中包括周期性排布的多個超構(gòu)透鏡。本發(fā)明可以實現(xiàn)在不犧牲分辨率不增加工作距離的條件下，擴(kuò)大成像視場。

黨的十八大提出“建設(shè)五位一體”的總布局，其中生態(tài)文明建設(shè)是基礎(chǔ)；我國正深入實施“一帶一路”戰(zhàn)略，推動互聯(lián)網(wǎng)與經(jīng)濟(jì)社會各領(lǐng)域的深度融合。本項目在已經(jīng)獲得自主知識產(chǎn)權(quán)的基礎(chǔ)上，整合蘭州大學(xué)在DNA條形碼和深圳市中光遠(yuǎn)科技有限公司在物聯(lián)網(wǎng)智能系統(tǒng)方面的技術(shù)儲備，創(chuàng)制草產(chǎn)品DNA條形碼數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建草產(chǎn)品種植生產(chǎn)、檢驗、加工包裝和流通等溯源數(shù)據(jù)中心平臺，利用互聯(lián)網(wǎng)整合條形碼序列及生產(chǎn)加工信息構(gòu)建草產(chǎn)品的溯源集成系統(tǒng)。迅速、快捷的追溯草品質(zhì)及質(zhì)量，提高草產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)和消費(fèi)安全，最終實現(xiàn)草產(chǎn)品從生產(chǎn)到銷售的全

1. 痛點(diǎn)問題 2021年12月，生態(tài)環(huán)境部會同相關(guān)部門印發(fā)了《“十四五”時期“無廢城市”建設(shè)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(shè)，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(dāng)前我國許多城市固體廢物產(chǎn)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(shè)施布局零散，固體廢物精細(xì)化、信息化管理水平較低，在構(gòu)建先進(jìn)的城市固體廢物管理模式中面臨頂層設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)施、管理體系等軟硬件條件的不足，顯著影響“無廢城市”建設(shè)成效及固廢管理領(lǐng)域碳減排目標(biāo)的實現(xiàn)。亟需改進(jìn)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(lián)網(wǎng)和智慧支撐技術(shù)形成多種類型固體廢物分類-收運(yùn)-協(xié)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(xié)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(shè)計、工藝技術(shù)集成優(yōu)化、工程及園區(qū)的可持續(xù)運(yùn)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(xué)環(huán)境學(xué)院循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)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(diào)控和規(guī)劃決策應(yīng)用等領(lǐng)域的長期積累，開發(fā)“無廢城市”建設(shè)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(shù)，搭建基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的城市固廢智慧化管理平臺，形成能夠有效服務(wù)于“無廢城市”建設(shè)的城市固廢分類-收運(yùn)-協(xié)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(xiàn)實問題，在整個城市層面構(gòu)建從源頭分類減量到末端處理處置、處理設(shè)施協(xié)同共生的工程技術(shù)體系和管理運(yùn)營模式，打造處理設(shè)施協(xié)同共生、碳減排和二次污染集中控制效果顯著、實現(xiàn)物質(zhì)有序循環(huán)和能量梯級利用的多源固廢協(xié)同處置園區(qū)，構(gòu)建無害化、資源化、可持續(xù)的城市循環(huán)代謝鏈網(wǎng)； （2）開展多源固廢處理處置工藝機(jī)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(xiàn)工藝參數(shù)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(yīng)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(shù)體系優(yōu)化； （3）基于物聯(lián)網(wǎng)、智能監(jiān)控、在線仿真技術(shù)等，構(gòu)建城市固廢管理多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，形成原創(chuàng)性固廢智慧管控技術(shù)，支撐建立集固廢監(jiān)測、溯源、預(yù)報、應(yīng)急、調(diào)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(chǎn)業(yè)園建設(shè)等領(lǐng)域的企業(yè)以及綠色金融機(jī)構(gòu)開展業(yè)務(wù)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(cè)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(jīng)過漫反射層Ⅰ和各棱錐針孔側(cè)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(lǐng)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(xiàn)物空間三維信息的一種真三維顯示系統(tǒng)，可實現(xiàn)單目立體成像顯示，但其存在體積大、重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，難以實現(xiàn)一體化的單目立體三維顯示；并且現(xiàn)有集成成像三維顯示系統(tǒng)不能同時實現(xiàn)高透過率、大系統(tǒng)光瞳的視透型三維顯示。更進(jìn)一步的，目前的三維顯示系統(tǒng)功能單一，缺乏人性化設(shè)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(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，通過引入衍射光學(xué)元件克服技術(shù)背景中所述的體積大、重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，實現(xiàn)一體化的單目立體三維顯示；同時引入波導(dǎo)這一光學(xué)元件，實現(xiàn)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(jìn)一步的，本發(fā)明的系統(tǒng)引入紅外眼動追蹤技術(shù)，檢測使用者的眼睛動作，再設(shè)置相應(yīng)動作反饋系統(tǒng)，便可以相應(yīng)實現(xiàn)隨著人眼動作切換不同三維顯示信息的功能。 本項目的應(yīng)用，將使得集成成像三維顯示系統(tǒng)的整機(jī)結(jié)構(gòu)更加輕便、緊湊，且更加符合人眼的觀看需求，使得這一技術(shù)向著一體化、市場化逐步邁進(jìn)，有望在未來的三維顯示領(lǐng)域占據(jù)一席之地。

本成果在常溫常壓條件下實現(xiàn)金屬的浸提和富集，無需消耗強(qiáng)酸和雙氧水等危險化學(xué)品，設(shè)備無需過度防腐，無需龐大的酸霧處理系統(tǒng)，設(shè)備投入低、運(yùn)行安全。該技術(shù)屬平臺技術(shù)，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(xiàn)金屬浸提和富集。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 基于膜生物反應(yīng)器的生物瀝浸和循環(huán)富集成套設(shè)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(shù)量級，浸提時間由5-10天縮短至6-24小時。通過專利技術(shù)-膜生物反應(yīng)器實現(xiàn)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(chǎn)生和培養(yǎng)液的消耗。該技術(shù)在常溫常壓條件下實現(xiàn)金屬的浸提和富集，無需消耗強(qiáng)酸和雙氧水等危險化學(xué)品，設(shè)備無需過度防腐，無需龐大的酸霧處理系統(tǒng)，設(shè)備投入低、運(yùn)行安全。該技術(shù)屬平臺技術(shù)，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(xiàn)金屬浸提和富集。該技術(shù)尤其對于火法和濕法過程產(chǎn)生的低含量煙灰、爐灰、浸出渣都具有很強(qiáng)的適用性、高效性和經(jīng)濟(jì)性，可同步實現(xiàn)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(jīng)濟(jì)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(fèi)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(fèi)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(fèi)，也避免了重金屬的環(huán)境污染。 基于膜生物反應(yīng)器的生物瀝浸和循環(huán)富集成套設(shè)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(shù)量級，浸提時間由5-10天縮短至6-24小時。通過專利技術(shù)-膜生物反應(yīng)器實現(xiàn)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(chǎn)生和培養(yǎng)液的消耗。該技術(shù)在常溫常壓條件下實現(xiàn)金屬的浸提和富集，無需消耗強(qiáng)酸和雙氧水等危險化學(xué)品，設(shè)備無需過度防腐，無需龐大的酸霧處理系統(tǒng)，設(shè)備投入低、運(yùn)行安全。

新型氫轉(zhuǎn)換材料實現(xiàn)了簡單、高效、即時即地制氫，結(jié)合氫氧燃料電池，可為國民經(jīng)濟(jì)和軍事領(lǐng)域提供便攜式電源的解決方案。關(guān)鍵產(chǎn)品技術(shù)已達(dá)國際先進(jìn)水平，增強(qiáng)了我國在氫能制取和應(yīng)用技術(shù)上的核心競爭力。?