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太赫茲（THz）科學(xué)技術(shù)既是重大的基礎(chǔ)科學(xué)問題，也是國家的重大需求。然而，作為一段全新的的電磁波譜，實(shí)現(xiàn)THz波傳輸與控制的相關(guān)器件極為匱乏，大大限制了THz科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用。本項(xiàng)目提出了THz波物質(zhì)探測、低損傳輸、高速控制的新理論和新技術(shù)，研制出多種實(shí)用化THz功能器件。本項(xiàng)目的主要成果包括：(1) 提出了THz波吸收的理論模型，研制出吸收率達(dá)到85%以上的窄帶、多帶和寬帶太赫茲吸收材料，解決了傳統(tǒng)電磁波吸收材料無法有效工作于THz頻段的技術(shù)難題；(2)提出“人工電磁結(jié)構(gòu)”與“電子功能材料”相結(jié)合構(gòu)建可調(diào)諧太赫茲功能器件的思想，研制出開關(guān)速率達(dá)到0.1ms的太赫茲開關(guān)、調(diào)制速率達(dá)到10Mbps的太赫茲波調(diào)制器，帶內(nèi)透射達(dá)到80%的太赫茲帶通濾波器，以及高效太赫茲功率衰減器；（3）基于高阻Si的深能級摻雜技術(shù)和石墨烯二維晶體材料，研制出寬帶太赫茲波空間調(diào)制器，開關(guān)速率達(dá)到5MHz，空間調(diào)制面積達(dá)到3英寸，為提高太赫茲成像速率和分辨率奠定了基礎(chǔ)；(4)提出極化約束實(shí)現(xiàn)太赫茲波導(dǎo)低損耗傳輸?shù)男赂拍睢；凇熬酆衔锟招静▽?dǎo)”與“周期性金屬光柵結(jié)構(gòu)”的集成，研制出一種雙面光柵聚合物空芯波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了單模的傳輸,大幅度降低太赫茲傳輸損耗到0.68dB/m，達(dá)到了實(shí)用化的要求。 這一研究成果既加深了對THz波譜特性和基本物理現(xiàn)象的理解，也解決了THz傳輸、控制、波譜識別和應(yīng)用成像的多個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題。本項(xiàng)目成果的實(shí)施，可望實(shí)現(xiàn)載波300GHz以上高速無線通信，為太赫茲波無線通信、雷達(dá)探測、醫(yī)療診斷以及以及波譜成像等應(yīng)用系統(tǒng)提供了重要的技術(shù)支撐。在Appl. Phys. Lett., Sci. Rep., Opt. Lett., Optics Express, J. Opt. Soc. Am.等國際主流期刊上發(fā)表SCI 論文66 篇。申請國家發(fā)明專利22 項(xiàng)，已授權(quán)專利7 項(xiàng)，獲得教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。跟國內(nèi)外綜合比較，本項(xiàng)目的研究成果總體上處于國際先進(jìn)水平，對推動太赫茲科學(xué)快速進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的科學(xué)意義。

本項(xiàng)目提出了THz波物質(zhì)探測、低損傳輸、高速控制的新理論和新技術(shù)，研制出多種實(shí)用化THz功能器件。

"以α-BaTeMo2O9為代表的含碲的化合物是一類新型光電功能晶體，在偏光、聲光、拉曼等光學(xué)領(lǐng)域內(nèi)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。此類化合物具有透光寬，雙折射大，易生長，物理化學(xué)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是偏光和聲光器件的優(yōu)選材料。 山東大學(xué)在該系列晶體生長和器件的研究方面具有獨(dú)立的知識產(chǎn)權(quán)，可以生長出大尺寸（≥50 x 50 x 100 mm3），高質(zhì)量（光學(xué)均勻性≤10-5）的單晶；并在器件的制作中突破了國際上單軸晶體的限制，偏振棱鏡消光比>30000:1，達(dá)到高質(zhì)量冰洲石器件水平；聲光調(diào)Q器件衍射效率>84%，高于同等條件下的TeO2器件。晶體生長處于世界領(lǐng)先水平，器件設(shè)計(jì)具有國際、國內(nèi)專利，總體水平處于國際領(lǐng)先。該成果獲得教育部自然科學(xué)二等獎(jiǎng)，主要用于先進(jìn)光學(xué)及其電學(xué)領(lǐng)域，如醫(yī)療、軍事、激光加工、激光雷達(dá)、激光探測等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)聲光調(diào)制器件和偏光器件總產(chǎn)值約為2億元。而現(xiàn)有的材料已經(jīng)不能滿足相應(yīng)研究和產(chǎn)業(yè)的需求。作為新型光電功能晶體及其器件，在滿足現(xiàn)有要求的基礎(chǔ)上，填補(bǔ)了此類材料和器件在中紅外波段內(nèi)的國際空白。此外，獨(dú)立的知識產(chǎn)權(quán)有利于產(chǎn)品推廣，具有重要的社會和經(jīng)濟(jì)效益。 "

電致變色器件是一種納米多層膜功能器件。它是一種通過低電壓（1-5V）、無電流、零能耗驅(qū)動的多功能變色器件。它可以根據(jù)需求智能化地調(diào)節(jié)可見光透射率和反射率以及紅外光的發(fā)射率，從而在在智能化高效節(jié)能窗、航天器表面熱控、武器裝備隱身、汽車無眩光后視鏡等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。項(xiàng)目組自主研究開發(fā)出了完全自主知識產(chǎn)權(quán)的兩種新一代全固態(tài)電致變色器件：全無機(jī)薄膜型和無機(jī)/有機(jī)組合型電致變色器件。 研究了電致變色器件在三個(gè)方面的應(yīng)用特性：作為智能化高效節(jié)能窗對于太陽光透過率的調(diào)節(jié)作用；作為衛(wèi)星表面智能熱控器件其表面紅外發(fā)射率的調(diào)控特性和太陽能光譜波段的反射率調(diào)控特性；作為多頻譜隱身器件在可見光和紅外迷彩以及紅外特征抑制方面的色彩和紅外發(fā)射率調(diào)制。 自主開發(fā)了高性能的無機(jī)固態(tài)離子導(dǎo)體薄膜和有機(jī)離子導(dǎo)電膠兩種全固態(tài)電致變色器件中的核心技術(shù)。研發(fā)了全固態(tài)電致變色器件的專用鍍膜制備技術(shù)和裝置。獲得國家發(fā)明專利4項(xiàng)。發(fā)表學(xué)術(shù)性研究論文30多篇。

本項(xiàng)目通過多年研究，發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)/結(jié)構(gòu)在太赫茲波段產(chǎn)生的共振、吸收、折射、濾波、偏振等多種新現(xiàn)象和新效應(yīng)。發(fā)展了太赫茲波物質(zhì)探測、低損傳輸、高速控制和光譜成像的新手段和新方法。在太赫茲波譜應(yīng)用和功能器件研究方面取得了重要進(jìn)展，研制出多種實(shí)用化的太赫茲功能器件。近5 年來在Appl. Phys. Lett., Optics Letter, Optics Express, J. Opt. Soc. Am.等國際主流期刊上總共發(fā)表SCI 論文57 篇。申請國家發(fā)明專利22 項(xiàng)，已授權(quán)專利7 項(xiàng)。本項(xiàng)目多項(xiàng)研

利于層狀納米材料比表面積大的特點(diǎn)，在碳基柔性襯底上制備了高性能柔性 超級電容器，及葡萄糖傳感器。超級電容器的能量密度最大為50.2Whkg-1,功 率密度為8002 W kg-1 at 17.6 Wh kg-1,充電1分鐘能點(diǎn)亮兩只綠色LED燈3 到5分鐘。性能處于國際先進(jìn)水平，成果先后發(fā)表于JALC0M , 714(2017) 63-70； 763 (2018) 926-934 等。

本發(fā)明提供的一種面向物聯(lián)網(wǎng)的砷化鎵基具有熱電轉(zhuǎn)換功能的MESFET器件，主要包括MESFET和熱電偶。MESFET選擇半絕緣的GaAs作為襯底，通過GaAs工藝和MEMS表面微機(jī)械加工實(shí)現(xiàn)具有能量轉(zhuǎn)換功能的MESFET。在源漏柵的金層四周制作一層二氧化硅，化學(xué)機(jī)械拋光后，制作熱電偶的金屬Au型熱電臂和砷化鎵型熱電臂，蒸金連接兩種熱電偶臂，將源漏柵的熱電偶電極進(jìn)行金屬連線，留下兩個(gè)熱電偶電極作為塞貝克電壓的輸出極。該砷化鎵基具有熱電轉(zhuǎn)換功能的MESFET器件根據(jù)塞貝克效應(yīng)，可以將器件工作產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)能量收集的同時(shí)緩解了散熱問題。通過檢測輸出塞貝克電壓的大小來實(shí)現(xiàn)對熱耗散功率大小的檢測。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在印刷制造領(lǐng)域有多年的研究基礎(chǔ)，形成“基礎(chǔ)研究-關(guān)鍵技術(shù)-應(yīng)用突破”的全鏈條研究方式，構(gòu)建了印刷電子低成本制造技術(shù)及應(yīng)用集成模式，發(fā)展了系列先進(jìn)防偽功能油墨、高性能導(dǎo)電油墨和活性儲能功能油墨，并實(shí)現(xiàn)了其在光學(xué)防偽、智能服裝以及智能包裝等領(lǐng)域的應(yīng)用推廣。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在印刷制造領(lǐng)域有多年的研究基礎(chǔ)，形成“基礎(chǔ)研究-關(guān)鍵技術(shù)-應(yīng)用突破”的全鏈條研究方式，構(gòu)建了印刷電子低成本制造技術(shù)及應(yīng)用集成模式，發(fā)展了系列先進(jìn)防偽功能油墨、高性能導(dǎo)電油墨和活性儲能功能油墨，并實(shí)現(xiàn)了其在光學(xué)防偽、智能服裝以及智能包裝等領(lǐng)域的應(yīng)用推廣，成果達(dá)到國際領(lǐng)先水平。發(fā)表SCI論文80余篇，出版專著4部，授權(quán)專利23項(xiàng)（發(fā)明專利20項(xiàng)）。本成果的關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在四個(gè)方面： （1）基于上/下轉(zhuǎn)換多模式光學(xué)功能油墨化策略，發(fā)展了新型長效功能防偽油墨，將傳統(tǒng)的單一顏色印刷光學(xué)防偽圖案升級為全彩色防偽圖像，在國際上率先實(shí)現(xiàn)了特定波長防偽和機(jī)密印刷圖文信息隱藏與編碼。實(shí)現(xiàn)了一系列包括近紅外激發(fā)的多色可見上轉(zhuǎn)換發(fā)光防偽功能油墨、紫外光激發(fā)多色下轉(zhuǎn)換發(fā)光防偽油墨以及兼具上/下轉(zhuǎn)換發(fā)光特性的防偽功能油墨的配制，能夠滿足多種印刷方式（絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷以及R2R印刷），在多種包裝基底材料上（PET、紙張、織物等）具有良好的印刷效果和防偽應(yīng)用。 （2）創(chuàng)新的采用同時(shí)從電極結(jié)構(gòu)內(nèi)部和功能油墨外部優(yōu)化的雙重策略，利用大面積絲網(wǎng)印刷技術(shù)實(shí)現(xiàn)了柔性超級電容器的全印刷工藝制備，率先揭示了印刷工藝對器件性能影響的關(guān)鍵決定機(jī)制和內(nèi)在工作機(jī)理。實(shí)現(xiàn)了多種高性能儲能材料，如金屬氧化物，導(dǎo)電聚合物，MOF類功能材料及其復(fù)合材料的制備與油墨化處理，所制備的印刷柔性超級電容器的比電容可達(dá)到16.8 mF cm-2（0.1 mA cm-2），同時(shí)具有長的循環(huán)穩(wěn)定性（＞5000次），優(yōu)異的能量密度和功率密度（0.5 mW cm-2）。本項(xiàng)目提出的印刷電子技術(shù)代表了超級電容器制造業(yè)的一種范式轉(zhuǎn)變，它為柔性超級電容器提供了一系列簡單、低成本、省時(shí)、多功能和環(huán)保的制造技術(shù)，在未來電子產(chǎn)品中具有巨大的應(yīng)用潛力。 （3）發(fā)展了系列功能傳感油墨，實(shí)現(xiàn)了高度靈敏和循環(huán)穩(wěn)定的柔性傳感器的全印刷制造，揭示了功能導(dǎo)電油墨組分與配比對傳感性能的影響規(guī)律以及印刷柔性傳感器的傳感機(jī)理，系統(tǒng)評估了印刷柔性傳感器的傳感性能，所制備的印刷傳感器的應(yīng)力傳感范圍可達(dá)到155%，最大靈敏度為6.3×104，最快響應(yīng)速度可達(dá)到18 ms，循環(huán)穩(wěn)定性＞1000次，并且成功應(yīng)用于運(yùn)動、健康監(jiān)測和智能包裝中。 （4）完善了全印刷制造相關(guān)理論，解決了印刷制造薄膜類電子器件結(jié)構(gòu)精度低共性問題，利用多種印刷技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高性能柔性/可拉伸電極和柔性加熱器件的圖案化制造，研究并揭示了其運(yùn)行工作機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了部分印刷電子器件的集成與成果轉(zhuǎn)化。

磁流變液是一種機(jī)敏材料，在外加磁場的作用下，液體的粘度發(fā)生很大的變化，具有很大的抗剪切力，易于控制并且連續(xù)可控。運(yùn)用磁流液可以制作磁流變剎車、離合器、減振器和阻尼器等高科技磁液變元器件，它們可以用于車輛懸掛系統(tǒng)，土木工程結(jié)構(gòu)抗震、減振及大型能量動力設(shè)備的基礎(chǔ)隔振等方面。此外磁流變阻尼器還可用于制成無級可調(diào)式健身器材。我們針對磁流變減振器具有很大的阻尼力，且

已有樣品/n全金屬化源漏FOI FinFET 相比類似工藝的常規(guī)FinFET 漏電降低1 個(gè)數(shù)量級，驅(qū)動電流增大2 倍，驅(qū)動性能在低電源電壓下達(dá)到國際先進(jìn)水平。由于替代了傳統(tǒng)的源漏SiGe 外延技術(shù)，與極小pitch 的大規(guī)模FinFET 器件的兼容性更好，有助于降低制造成本，提高良品率，具有很高的技術(shù)價(jià)值。