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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。

項目采用了中山大學自主研發的低損耗低應力超低溫氮化硅材料平臺，研制了一系列光子集成的關鍵 器件

圖像傳感器，是一種常用的光電探測器件，它能將光子信號轉換成電子信號，被廣泛地應用在高性能光譜儀、數碼相機以及其他的電子光學設備中。普通的CCD、CMOS硅基探測器能獲得高量子效率的光譜響應范圍在400~900nm波段，在紫外波段，由于多晶硅柵的吸收系數很大，這就意味著紫外光子在極端淺（小于2nm）的表層被吸收，導致其在波長小于400nm的紫外波段量子效率（QE）極低。紫外量子效率低的缺陷限制了前照式硅基探測器在航空業、工業以及制造業等領域中的應用。因此，研制寬波段硅基探測器件使其響應范圍延伸到紫外和深紫外波段是國內外紫外探測領域的迫切需要。

（一）項目背景 當前以硅、砷化鎵為代表的第一和二代半導體接近其物理極限，以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導體是當前國際競爭熱點，也是我國發展自主核心半導體產業、實現換道超車的難得機遇。氮化鎵（GaN）特別適合制作高頻、高效、高溫、高壓的大功率微波器件，是下一代通信、雷達、制導等電子裝備向更大功率、更高頻率、更小體積和抗惡劣環境（高溫抗輻照）方向發展的關鍵技術。 目前氮化鎵基射頻器件已接近于商用，需解決從走出實驗室到小量中試的最后“1 公里”，重點攻克其在可靠性工藝和量產穩定性的瓶頸。 以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導體是當前國際競爭熱點，也是我國發展自主核心半導體產業、實現換道超車的難得機遇。 半導體作為信息時代的“糧食”，將成為 5G 基建、特高壓、城際高鐵和城際軌道交通、新能源汽車充電樁、大數據中心、人工智能、工業互聯網等“新基建”七大領域發展的支柱性產業。而氮化鎵為代表的寬禁帶半導體先進電子器件，憑借其高效、高壓、高溫等優勢，將在“新基建”中大放異彩，可以彌補傳統半導體器件的技術瓶頸，滿足更高性能器件要求。 （二）項目簡介 5G 要求更高的數據傳輸速率，發射機的效率會出現指數級的下降。這種下降可以使用包絡跟蹤技術來修復，該技術已經在較新的 4G/LTE 基站以及蜂窩電話中采用。基站中的包絡跟蹤需要高速，高功率和高電壓，這些只有使用 GaN 技術才能實現。諸如 GaN 助力運營商和基站 OEM 等實現了 5Gsub-6-GHz 和 mmWave 大規模 MIMO 的目標。 GaN 可以說為 5Gsub-6-GHz 大規模 MIMO 基站應用提供了眾多優勢：1、在 3.5GHz 及以上頻率下表現良好，對比其他產品優勢明顯。2、GaN 的特性能轉化為高輸出功率，寬帶寬和高效率。采用 DohertyPA 配置的 GaN 在 100W 輸出功率下的平均效率達到 50%至 60%，明顯降低了發射功耗。3、在高頻和寬帶寬下的效率意味著大規模 MIMO 系統可以更緊湊。4、可在較高的工作溫度下可靠運行，這意味著它可以使用更小的散熱器。 根據 Strategy Analytics 的數據，預計 5G 移動連接將從 2019 年的 500 萬增長到 2023 年的近 6 億。所以需求還將不斷上漲。 根據Strategy Analytics的數據，預計5G移動連接將從2019年的500萬增長到2023年的近6億。所以需求還將不斷上漲。 Efficient Power Conversion 的首席執行官兼聯合創始人Alex Lidow 討論5G時也說道：“基站中的包絡跟蹤需要高速，高功率和高電壓，這些只有使用GaN技術才能實現。根據Yole Development公司發布的2018年度報告數據顯示，隨著全球整體數據流量的激增，我國5G產業將迎來大規模的需求增長。預計到2022年，我國5G基站規模將達到千億市場，5G基站數量將達百萬個。所以未來氮化鎵基射頻器件是5G通信基站收發端的核心。 氮化鎵基射頻器件是華為和中興發展 5G 通信產業的核心器件，西安電子科技大學氮化鎵射頻器件研究團隊自 2016 年起就與華為西安研究所、中興西安研究所等國內主流5G通信公司協同攻關開展氮化鎵基射頻器件的研究，目前承擔的流片服務項目合計約 500 萬元。 2017 年，西安電子科技大學與西安市高新區、西電電氣集團等聯合成立“陜西半導體先導技術中心”，中心致力于推動陜西第三代半導體產業發展，促進以氮化鎵為代表的射頻器件、功率器件等加速產業化，2019 年團隊向陜西半導體先導技術中心轉讓專利 35 項，作價 2000 萬元，雙方正在聯合推進搭建第三代半導體中試平臺，平臺將會立足西安，服務全國，提升氮化鎵基射頻器件量產工藝可靠性，實現相關技術成果轉化。 （三）關鍵技術 本項目由西安電子科技大學作為技術攻關的主要單位，制定技術路線，保障國家重大科技專項“高效 GaN 微波功率器件及可靠性研究”和“5G 移動通信 GaN 芯片可靠性機理研究”研究，與華為和中興聯合開展工程合作項目實施，加快解決器件工藝可靠性工程問題，重點開展氮化鎵微波功率與太赫茲器件工程技術研究，突破高性能低缺陷外延材料生長、高效率高可靠氮化鎵微波功率器件工藝技術等關鍵瓶頸問題，協助規模量產高效率 S-Ku 波段典型氮化鎵功率器件和模塊、5G 基站核心射頻模塊。

本發明公開了一種基于硅基液晶的波長分辨監測方法。基于硅 基液晶在同樣的偏置電壓下，對不同波長入射光有不同的相位調制的 特性，對在硅基液晶波長工作范圍內的光信號實現分析與監測，并能 在入射光波長未知的條件下，對該波長進行測量，并能隨著相位調制 精度的提高，提高波長的分辨精度。本發明元件少，系統結構簡單緊 湊，對光路的準直要求不高，無需苛刻光路的耦合與復雜操作就能進 行波長的分辨，并且有著與入射光偏振態無關的特性，在分辨出波長 的同時，還能對入射光束的偏振態進行測量，適用范圍更廣。 

本發明公開了一種基于硅基液晶的波長分辨監測方法。基于硅 基液晶在同樣的偏置電壓下，對不同波長入射光有不同的相位調制的 特性，對在硅基液晶波長工作范圍內的光信號實現分析與監測，并能 在入射光波長未知的條件下，對該波長進行測量，并能隨著相位調制 精度的提高，提高波長的分辨精度。本發明元件少，系統結構簡單緊 湊，對光路的準直要求不高，無需苛刻光路的耦合與復雜操作就能進 行波長的分辨，并且有著與入射光偏振態無關的特性，在分辨

一種基于硅基液晶的波長選擇開關，屬于光交換器件，解決現 有基于硅基液晶的波長選擇開關輸出端口數量受到限制的問題。本發 明由設置在光路上的輸入單模光纖、偏振轉換組件、反射鏡、傅里葉 透鏡、衍射光柵、硅基液晶相位空間光調制器、自聚焦準直透鏡陣列 和輸出二維單模光纖陣列構成。本發明對需要交換的光束利用硅基液 晶相位空間光調制器實現二維偏轉，使波長選擇開關輸出光纖陣列的 光束由一維向二維轉化，能夠大幅度增加波長選擇開關輸出端

一種基于硅基液晶的波長選擇開關，屬于光交換器件，解決現 有基于硅基液晶的波長選擇開關輸出端口數量受到限制的問題。本發 明由設置在光路上的輸入單模光纖、偏振轉換組件、反射鏡、傅里葉 透鏡、衍射光柵、硅基液晶相位空間光調制器、自聚焦準直透鏡陣列 和輸出二維單模光纖陣列構成。本發明對需要交換的光束利用硅基液 晶相位空間光調制器實現二維偏轉，使波長選擇開關輸出光纖陣列的 光束由一維向二維轉化，能夠大幅度增加波長選擇開關輸出端

利用硅基單分子器件研究了分子馬達水解的動力學過程，發現了無標記的電學檢測方法觀察到的分子馬達的轉動速度要比熒光標記的方法快一個數量級（ACS Nano 2018, 11, 12789）以苯環為骨架、芴基為核心的共軛分子，并在末端修飾上氨基，通過穩定的酰胺鍵將帶有羰基官能團的功能分子連接在石墨烯電極之間，通過使用自主搭建的高速電學測試平臺對化學反應進行了實時監測。大的共軛結構以及酰胺共價鍵的強耦合保證了分子具有良好的導電性；在化學反應進行的過程中，分子結構的變化將導致分子軌道發生改變，從而影響導電通道，影響器件的電導特性。

研制了國際首例穩定可逆的單分子光開關器件（ Science ,  2016 ,  352 , 1443;  J. Phys. Chem. Lett. ,  2017 ,  8 , 2849）；觀察到了低溫下聯苯基團由于σ單鍵的旋轉產生的精細立體電子效應（ Nano Lett. ,  2017 ,  17 , 856）；研究了分子間主客體相互作用的動力學過程（ Sci. Adv .,  2016 ,  2 , e1601113），揭示了羰基和羥胺反應形成酮肟的分子機制（ Sci. Adv. ,  2018 ,  4 , eaar2177），證實了利用單分子電學檢測方法研究單分子反應動力學的可行性，為實現單分子化學反應的可視化研究邁出了重要的一步。他們利用硅基單分子器件實現了具有單堿基對分辨率的DNA雜交/脫雜交動力學過程的研究（ Angew. Chem. Int. Ed. ,  2016 ,  55 , 9036）；在單分子水平上揭示了分子馬達水解的動力學過程（ ACS Nano , 2018 ,  11 , 12789），展現了單分子器件在單分子生物物理研究方面的可靠性。