2018年战略性先进电子材料重点专项将获 1.77 亿国拨经费支持!


日前,科技部公布了《“战略性先进电子材料”重点专项2018年度项目申报指南》,根据指南,2018 年在 4 个技术方向启动 5 个研究任务,拟支持12-24 个项目,拟安排国拨经费总概算为 1.77 亿元。

以下是5个研究任务的研究内容和考核指标

1.第三代半导体新结构材料和新功能器件研究

1.1 超宽禁带半导体材料与器件研究(基础研究类)

研究内容:开展金刚石、氧化镓、氮化硼等超宽禁带半导体单晶衬底和外延材料的生长、掺杂、缺陷控制和光电性质研究;开展材料加工和器件制备的关键工艺研究;开展基于上述超宽禁带半导体材料的高性能器件研制。

考核指标:金刚石半导体单晶衬底和外延材料直径≥2 英寸、X 射线摇摆曲线衍射峰半高宽≤50 arcsec、方均根表面粗糙度≤1nm,掺杂金刚石 p 型空穴浓度≥1×1018 cm-3、n 型电子浓度≥1×1016 cm-3,非掺杂金刚石室温电子和空穴迁移率分别为 3000cm2/V·s 和 2500 cm2/V·s,研制出金刚石原型电子器件和深紫外光电器件;氧化镓单晶材料直径≥3 英寸,位错密度≤104 cm-2,研制出氧化镓金属—氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件,击穿电压≥1000 V,导通电阻≤2 mΩ·cm2;制备出高质量氮化硼外延薄膜,研制出波长≤230 nm 的氮化硼深紫外光电探测器,器件开关比≥5×103。申请发明专利 15 项,发表论文 20 篇。

1.2 氮化物半导体新结构材料和新功能器件研究(基础研究类)

研究内容:研究氮化物半导体低维量子结构的可控制备,基于量子点结构的单光子发射器件;研究氮化物半导体子带跃迁量子阱结构的外延生长和紫外、红外双色探测器件;研究氮化物半导体太赫兹发射和探测器件;研究氮化物半导体自旋性质及自旋场效应晶体管。
考核指标:实现基于氮化物半导体量子结构的光泵浦紫外或蓝光波段室温工作单光子源,二阶相关度≤0.3;氮化镓(GaN)基3-5 μm 红外探测器件工作温度≥77 K,实现紫外红外双色探测器件的单片集成;实现≥0.3 THz 室温工作的 GaN 基太赫兹发射和探测器件,发射器件输出功率≥8 μW;实现氮化物半导体自旋场效应晶体管原型器件,自旋注入效率≥8%。申请发明专利15 项,发表论文 20 篇。

1.3 第三代半导体新型照明材料与器件研究(基础研究类)

研究内容:研究激光照明用第三代半导体激光器;研究适用于激光大功率密度激发的荧光材料,研制激光照明光学系统和应用产品;研究基于单芯片技术的全光谱白光照明材料和器件;开展非晶衬底、石墨烯等插入层上高质量氮化物半导体的外延生长研究和器件研制;开展基于新型有机无机钙钛矿材料的高效 LED研究。
考核指标:实现激光暖白光照明(3000K)到冷白光照明(6000K)范围内的色温可调,显色指数达到 85,开发出车用激光照明等应用产品;单芯片全光谱白光器件效率≥100 lm/W,显色指数达到 90;基于新型非晶衬底的氮化镓基 LED 芯片内量子效率≥40%;钙钛矿 LED 亮度≥105 cd/m2,外量子效率≥20%。申请发明专利 20 项,发表论文 15 篇。

2.三基色激光显示生产示范线

2.1 三基色激光显示整机生产示范线(典型应用示范类)
研究内容:设计三基色激光显示整机生产示范线流程,开展工艺、装备和检测等工程化开发。示范线包括:整机关键工艺设备设计与开发;高效能激光驱动系统自动化检测技术及平台;激光显示散斑等多种干扰的检测技术与设备开发;视频信号保真度响应的自动化测试系统及平台。
考核指标:建成三基色激光显示整机生产示范线,产能达到:三基色激光显示整机 10 万台/年,生产合格率≥90%, 其中 100英寸级高清三基色激光电视,色域≥160% NTSC,成本<5 万元,激光工程投影机最高光通量>105 lm。

2.2 三基色激光二极管(LD)材料与器件生产示范线(典型应用示范类)

研究内容:设计适用于激光显示的三基色 LD 材料与器件生产示范线流程,开展批量生产技术研究。示范线包括:材料制备、结构设计与外延生长、芯片制备与器件封装、在线检测与老化筛选;研究生产示范线贯通过程中 LD 各关键工艺技术的导入、衔接、匹配、优化和拓展技术,批量生产状态下 LD 产品一致性、稳定性和重复性的可控制备技术,提高产品的成品率和降低产品的生产成本。

考核指标:建成用于激光显示的三基色 LD 材料与器件生产示范线,450 nm 波段蓝光、520 nm 波段绿光以及 640 nm 波段红光半导体激光器产能示范达到 5000 万支/年规模,生产合格率:蓝光 LD≥50%、绿光 LD≥30%、红光 LD≥70%。生产成本分别降到蓝光 LD 每瓦 25 元以下、绿光 LD 每瓦 120 元以下、红光 LD 每瓦 28 元以下。

3.激光材料与器件在精密检测、激光划片及医疗领域的应用

3.1 激光材料与器件在精密检测领域的应用示范(典型应用示范类)

研究内容:开展激光精密检测技术研究,研究高精度铁轨障碍物激光测量新方法,开展铁轨障碍物激光监测报警系统在铁轨检测领域的应用示范研究。开展障碍物及疑似障碍物包括落石、树枝、草团、动物、行人、列车等的智能分析判断研究,探索其对行车安全造成威胁的障碍物判断算法,研制能够满足各种气象条件且实现长期值守、自动发现线路障碍物,能够对过往列车提供预警信息的自动化监测系统。
考核指标:激光监测系统,系统工作环境温度:-45 ℃~65 ℃;系统工作最大相对湿度≥80%;角度分辨率≤0.1°,距离定位精度优于±10 cm,准测率≥99%,钢轨最大监控距离≥100 m(50mm×50 mm 目标),虚警率≤3%,漏报率=0,申请发明专利 5 项。

3.2 激光材料与器件在激光划片领域的应用示范(典型应用示范类)

研究内容:开展超短脉冲激光与半导体晶片材料的作用机制研究,开发用于硅、碳化硅、蓝宝石等材料的激光隐形切割系统,开展高速自动对焦及动态焦点补偿技术研究;开展智能化厚度跟踪切割技术研究;开展超短脉冲激光动态光束整形技术与多焦点聚焦光斑光学设计系统研究;实现超短脉冲激光在半导体晶片划片中的应用示范研究。
考核指标:开发出激光隐形切割系统,可实现硅、SiC、蓝宝石等材料的隐形切割,划片精度优于 3μm、划片速度≥500mm/s,动态直线度<±0.5 μm,动态平面度≤±0.5 μm,可在光轴方向形成 2 个以上可变焦点,且可变焦点聚焦能量和能量分布可调。申请发明专利 5 项以上。

3.3 激光材料与器件在医疗领域的应用示范(典型应用示范类)

研究内容:开展基于特种激光光源的肿瘤和血管疾病的靶向光动力诊治研究,开展肿瘤和血管疾病的靶向光动力精准治疗一体化的临床应用示范研究;发展高峰值功率铒激光调 Q 技术,提供降低激光消融牙硬组织过程中热损伤的技术方法,开展铒激光牙科治疗的应用示范。
考核指标:肿瘤靶向激光波长 400 nm 波段和 630 nm 波段,光斑(Φ100 mm)能量密度不均匀性≤±5%,治疗早期肿瘤有效率≥90%,治疗中晚期肿瘤有效率≥60%;用于眼科及皮肤科的血管靶向激光波长 510 nm、输出功率 10 W,光斑(Φ100 mm)能量密度不均匀性≤±5%,治疗有效率≥98%;用于牙科治疗的铒激光峰值功率≥300 kW,脉宽≤150 ns,重频≥50 Hz,激光消融牙本质热损伤范围≤40 μm。申请发明专利 10 项。

4.大功率激光器在风电轴承表面强化、激光清洗等领域的应用示范

4.1 大功率激光器在大型轴承表面强化中的应用示范(典型应用示范类)
研究内容:开展金属粉末材料在熔凝过程中的物理化学过程研究,开展高性能钢材料激光熔覆过程中综合力学性能演变机制研究;开展激光致金属材料表面相变过程研究,开展大功率光纤耦合半导体激光表面强化在风电轴承领域的应用示范。
考核指标:研制出大功率激光表面强化应用装备,直径≥3 m的超大型风电主轴轴承激光淬火变形≤0.3 mm,淬火宽度≥100mm,实现 5-8 MW 风机主轴轴承应用示范;单道激光熔覆厚度≥3 mm,稀释率≤5%,热影响区深度≤0.5 mm,基体变形≤1mm/100 mm。申请发明专利 10 项以上。

4.2 大功率激光清洗装备应用示范

研究内容:开展柔性传输短脉冲激光逐层去除