2010CB934500-纳米结构的新型同步辐射表征技术及若干关键科学问题的研究
全氢聚硅氮烷涂层在光电领域的研究进展
收稿日期:2022-10-03ꎮ基金项目:国家自然科学基金面上项目(21875096)ꎮ作者简介:孟帅(1985 )ꎬ男ꎬ博士ꎬ研究方向为化学领域专利审查ꎮ㊀∗通信作者:冯刚(1982 )ꎬ男ꎬ教授ꎬ博士ꎬ研究方向为催化化学ꎮE ̄mail:fenggang@ncu.edu.cnꎮ孟帅ꎬ李开扬ꎬ叶润平ꎬ等.全氢聚硅氮烷涂层在光电领域的研究进展[J].南昌大学学报(工科版)ꎬ2023ꎬ45(2):128-135.MENGSꎬLIKYꎬYERPꎬetal.Researchprogressofperhydropolysilazanecoatinginthefieldofoptoelectronics[J].JournalofNan ̄changUniversity(Engineering&Technology)ꎬ2023ꎬ45(2):128-135.全氢聚硅氮烷涂层在光电领域的研究进展孟帅1ꎬ李开扬1ꎬ叶润平2ꎬ张荣斌2ꎬ冯刚2∗(1.国家知识产权局专利局化学发明审查部ꎬ北京100088ꎻ2.南昌大学化学化工学院ꎬ江西南昌330031)㊀㊀摘要:以全氢聚硅氮烷(PHPS)作为前驱体制备的涂层在光电领域有较高的应用价值ꎮ介绍了PHPS分子结构和PHPS涂层的形成机理ꎬ搜集整理了PHPS涂层的期刊文献与专利文献ꎬ根据功能将PHPS涂层分为介电层㊁阻隔层㊁光学层ꎬ以及其他功能层ꎬ分析了不同功能涂层中PHPS结构㊁改性原料㊁制备方法㊁涂层结构等因素对涂层性能的影响ꎬ对PHPS涂层在我国应用现状进行总结并提出未来的展望ꎮ关键词:全氢聚硅氮烷ꎻ涂层ꎻ光电ꎻ专利中图分类号:TQ127.2㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1006-0456(2023)02-0128-08ResearchprogressofperhydropolysilazanecoatinginthefieldofoptoelectronicsMENGShuai1ꎬLIKaiyang1ꎬYERunping2ꎬZHANGRongbin2ꎬFENGGang2∗(1.ChemicalInventionExaminationDepartmentꎬSIPOꎬBeijing100088ꎬChinaꎻ2.SchoolofChemistryandChemicalEngineeringꎬNanchangUniversityꎬNanchang330031ꎬChina)Abstract:Coatingspreparedwithperhydropolysilazane(PHPS)asprecursorshavehighapplicationvalueinthefieldofoptoelec ̄tronics.ThemolecularstructureofPHPSandtheformationmechanismofPHPScoatingwereintroducedbasedonthecollectsandsortsjournalliteratureandpatentliteratureofPHPScoating.Thecoatingsweredividedintodielectriclayerꎬgasbarrierlayerꎬopticallayerandotherfunctionallayersaccordingtotheirfunctions.TheinfluenceofPHPSstructureꎬmodifiedrawmaterialsꎬpreparationmethodsꎬcoatingstructureandotherfactorsonthecoatingperformancewereanalyzedindifferentfunctionalcoatings.InadditionꎬtheapplicationstatusofPHPScoatinginourcountrywassummarizedandtheperspectivesinthisfieldwasprovided.KeyWords:perhydropolysilazaneꎻcoatingꎻoptoelectronicꎻpatent㊀㊀聚硅氮烷是主链由Si N键构成的聚合物ꎬ其性质比较活泼ꎬ与水㊁极性化合物㊁氧气等具有高的反应活性ꎬ在陶瓷㊁航空航天㊁涂料等领域具有广泛的应用ꎮ聚硅氮烷可分为有机聚硅氮烷和无机聚硅氮烷ꎬ有机聚硅氮烷是侧链含有机基团的硅氮聚合物ꎬ无机聚硅氮烷是侧基全为氢的硅氮聚合物ꎬ又称为全氢聚硅氮烷(perhydropolysilazaneꎬPHPS)ꎬ其分子中仅含硅㊁氮㊁氢3种元素ꎮ相比有机聚硅氮烷ꎬPHPS结构较单一ꎬ市场价值大[1]ꎬ可用于陶瓷前驱体㊁隔热材料制备等ꎮ由于PHPS不含有机基团ꎬ可通过多种方式实现低温转化ꎬ与基底黏附好ꎬ其转化形成的涂层具有耐腐蚀㊁耐高低温㊁隔气㊁长期耐候性㊁透明和耐划刻等特点而被广泛用于涂层制备[2]ꎮ光电技术在现代科学中占有重要地位ꎬ光电领域涂层的制备依然是阻碍其发展的难题ꎬPHPS涂层技术作为光电技术重要分支ꎬ对于改善光电器件性能㊁解决光电领域卡脖子的关键技术问题具有重要的意义ꎮ1㊀PHPS结构及涂层形成机理1.1㊀PHPS结构PHPS是一种主链为Si N结构ꎬ侧基全为H的含硅聚合物ꎬ其链段中的基本结构单元为[ (SiH2 NH)n ]ꎬPHPS中的最简单结构是具第45卷第2期2023年6月㊀㊀㊀㊀㊀㊀南昌大学学报(工科版)JournalofNanchangUniversity(Engineering&Technology)Vol.45No.2Jun.2023㊀有图1的重复单元(a)的链状结构ꎬPHPS分子内也可同时具有链状结构与环状结构ꎬ例如分子内可以具有由图1通式(b)~(f)所表示的重复单元与下述通式图1(g)所表示的末端基团ꎮSi N HH H Si NH H SiN HSiNSiNH H HSiN HHH Si (a)(g)(f)(e)(d)(c)(b)图1㊀PHPS基本结构单元Fig.1㊀BasicstructuralunitofPHPS㊀㊀这样的PHPS分子内可以具有支链结构或环状结构ꎬ其部分结构可如图2(a)所表示ꎬ另外ꎬ如图2(b)所示ꎬPHPS也可具有多个Si N分子链进行交联而得到的结构[3]ꎮ具有不同结构㊁组成和分子量的PHPS所形成的涂层的性能也相应有所不同ꎮSiH 2SiH H NHN H 3SiH 2SiH 2Si H 2SiH 3Si SiHHN N HN HSi H 2Si Si Si H 2SiH NHNH HNHNN N NNN NHN (a)Si N NNNN N Si Si SiSiSi(b)图2㊀PHPS不同组成结构Fig.2㊀DifferentconstituentstructuresofPHPS1.2㊀PHPS涂层形成机理PHPS在氧气或水存在的条件下ꎬ在有/无催化剂的条件下ꎬ经高温或光照处理可得到氧化硅涂层ꎮ大量学者研究了不同条件下PHPS的成膜机理[4-6]ꎬ特别是王丹等[7]研究了高温处理条件下PHPS-氧化硅转化所发生的化学反应和相变过程(分别参见图3和图4)ꎮ图3展示了PHPS转化过程中的相演变过程ꎬ其中PHPS相如图3(a)所示ꎬPHPS相为连续相的海岛结构如图3(b)所示ꎬ双连续相结构如图3(c)所示ꎬ氧化硅为连续相的海岛结构如图3(d)所示ꎮ图4的化学反应涵盖了PHPS转化过程中常见的水解㊁缩合和氧化反应ꎮ研究结果表明ꎬ当转化温度低于180ħ时ꎬPHPS的转化以Si H和Si N的水解缩合反应为主ꎬ转化程度较低ꎬ形成的是氧化硅为分散相㊁PHPS为连续相的结构ꎬ此时样品的折光指数较高㊁模量和硬度较低ꎮ转化温度在180~300ħ时ꎬPHPS的转化以Si H和Si N的氧化反应为主ꎬ氧化硅相逐渐生长ꎬ形成双连续的相结构ꎬ且在温度高于200ħ时发生相反转现象ꎬ氧化硅相成为连续相ꎬ样品的力学性能显著增加ꎮ转化温度在300~600ħ时ꎬ氧化硅网络骨架基本形成ꎬ在高温的作用下进一步发生致密化ꎮ形成生长相反转(a)(d)(c)(b)图3㊀PHPS转化过程中的相演变示意图Fig.3㊀SchematicdiagramofphaseevolutionintheprocessofPHPStransformation2㊀PHPS涂层的分类与应用㊀㊀PHPS作为涂层的研究已有相关报道ꎬ张宗波等陆续报道了PHPS涂层材料研究进展[8]㊁PHPS用于塑料表面硬化涂层的研究进展[9]㊁PHPS制备氧化硅气体阻隔涂层的研究进展[10]等ꎮ但上述文章中均未涉及专利文献ꎬPHPS涂层具有很高的应用价值ꎬ作为重要研究主体的企业申请人ꎬ他们通常将PHPS涂层的研究成果提交专利申请而非撰写学术论文ꎬ且检索发现涉及PHPS涂层研究的专利数921 第2期㊀㊀㊀㊀㊀孟帅等:全氢聚硅氮烷涂层在光电领域的研究进展量远超期刊论文数量ꎮ本文同时选取PHPS涂层相关专利及论文作为研究对象ꎬ在国家知识产权局专利局智能检索系统的CNTXT㊁VEN㊁WebofScience数据库中使用分类号C08L83/16及关键词 全氢聚硅氮烷㊁PHPS㊁perhydropolysilazane 等作为检索入口进行检索ꎬ以2022年12月1日之前公开的文献作为统计分析的数据基础(专利从申请到公开有18个月的滞后期ꎬ故2021年至今的数据仅供参考)ꎮ—图4㊀PHPS转化过程中常见的水解与缩合反应Fig.4㊀CommonhydrolysisandcondensationreactionsduringPHPStransformation2.1㊀PHPS涂层作为介电层二氧化硅有着良好的热稳定性㊁抗湿性以及绝缘性ꎬ在层间绝缘以及沟槽填充方面成为不可或缺的介电材料ꎮPHPS液相法制备的二氧化硅介电层可克服热氧化法㊁CVD㊁PECVD等方法所存在的缺陷ꎬ因而得到广泛应用ꎮPHPS原料结构影响介电层的性能ꎮ文献[11]使用相对分子质量在800~2500和3000~8000的范围内具有极大值ꎬ且重均分子量和数均分子量Mw/Mn为6~12的PHPS制备涂布组合物ꎬ通过将该涂布组合物涂布到具有间隙的基板上ꎬ并在1000ħ以下加热形成埋设到间隙深部的硅质膜ꎮ除关注相对分子质量外ꎬ更多的研究工作关注PHPS中元素或基团含量对涂层性能的影响ꎮ文献[12-13]中使用不含N H㊁不含C且富含Si的PHPS组合物ꎬ该组合物包含单元:[ N(SiH3)x(SiH2 )y]ꎬ其中当x+y=2时ꎬx=0㊁1或2且y=0㊁1或2ꎻ并且当x+y=3时ꎬx=0㊁1或2且y=1㊁2或3ꎮ将该PHPS与不同催化剂配合制得氧化物膜ꎬ所得氧化物膜具有低收缩率ꎬ特别适用于半导体间隙的填充ꎮ文献[14]使用了特定的PHPSꎬ该PHPS的1HNMR光谱满足以下条件:从N3SiH1和N2SiH2导出的波峰称为波峰1ꎬ从NSiH3导出的波峰称为波峰2ꎬ[P1/(P1+P2)]比率大于或等于0.77ꎻ从波峰1与波峰2之间的最小点到4.78ppm的面积称为区域Bꎬ从4.78ppm到波峰1的最小点的面积称为区域Aꎬ区域A的面积(PA)相对于区域B的面积(PB)的比率(PA/PB)大于或等于1.5ꎬ使用该特定PHPS可制备层厚度均一性极佳的二氧化硅层ꎮ文献[15]中制备了重均分子量(MW)为8000至15000ꎬ氮含量占PHPS总重量的25%至约30%的PHPSꎬ由该PHPS制备的二氧化硅层具有极佳的抗蚀刻性ꎮ除了研究PHPS结构对涂层性能的影响ꎬ大量研究将不同的改性原料与PHPS配合使用ꎬ从而制备具有不同性能的涂层ꎮ文献[16]中使用数均分子量为100~50000的PHPSꎬ以及以铝与硅的摩尔031 南昌大学学报(工科版)2023年㊀比计含铝量不小于1.0ˑ10-8且不大于1.0ˑ10-4的铝化合物的涂料组合物ꎬ制备了具有较小平带位移(flatbandshift)的硅质膜ꎮ文献[17-18]中通过将PHPS溶液与含铝溶液㊁聚丙烯酸酯类溶液混合制备组合物ꎬ该组合物经过涂布㊁加热干燥后得到介电常数低于2.5并在环境气氛下基本上保持这种较低的介电常数而无须进行抗水处理的多孔硅石涂层ꎮ而文献[19]中将包含不小于5个C C键间隔的含2个氨基的特定胺化合物与PHPS共用ꎬ从而以更快速度并在更低的温度下形成致密的硅质薄膜ꎮ此外ꎬ大量的文献报道了制备方法如何影响涂层性能ꎮ文献[20]中通过涂布㊁干燥和紫外线照射PHPS原料得到氮氧化硅膜ꎬ该制备方法可克服氮氧化硅膜制备方法复杂㊁制备成本高的问题ꎮPark等[21]将N2O等离子体处理PHPS并经650ħ空气转化制备SiO2作为插层介电层(ILD)ꎬ研究显示PHPS对纵横比为23和宽为15nm的沟槽形状具有非常好的填充性能ꎬ同时对亚30nm硅电路具有非常好的平坦化性能ꎬN2O等离子后处理的ILD可有效减少SiO2的表面污染ꎮSuzurikawa等[22]使用PHPS制备了光寻址电位传感器(LAPS)的钝化膜ꎬ并研究了O2等离子体处理对膜性能的影响ꎬ其中膜厚可达600nmꎬ薄膜LAPS的寿命可能超2周ꎮMe ̄hta等[23]同时研究了处理方式和后处理对涂层性能的影响ꎬ其使用UV处理㊁蒸汽退火处理旋涂PHPS薄膜ꎬ研究发现在蒸汽退火之前旋涂PHPS薄膜的宽带紫外线辐射可提高长宽比(>7 1)间隙填充结构内最终SiO2的密度ꎮ与仅经过蒸汽退火的薄膜相比ꎬ蒸汽退火后湿法蚀刻速率在UV处理平坦薄膜中的提高达18%ꎬ在ȡ7 1的长宽比间隙填充结构中的提高达26%ꎬ其中紫外线的剂量对最终薄膜致密化起到了关键作用ꎮ2.2㊀PHPS涂层作为阻隔层阻隔层ꎬ特别是包括水蒸气在内的气体的阻隔层是电子及光学器件常用的表面涂层ꎮ文献[24]中采用PHPS制备了阻隔层ꎬ该阻隔层和黏着剂层共同构成了黏着片ꎮ阻隔层的表层部的膜密度为2.4~4.0g cm-3ꎬ相对于所述阻隔层的表层部中的氧㊁氮㊁硅的总量ꎬ氧原子㊁氮原子和硅原子的比例为60%~75%㊁0%~10%㊁25%~35%ꎬ这是较早采用PHPS制备阻隔层的专利报道ꎮ文献[25]也研究了PHPS结构对气体阻隔膜的影响ꎬ其使用了改性PHPS作原料ꎬ其中SiH3与SiH和SiH2的总和之比[(SiH3) (SiH+SiH2)]为1 (10~30)ꎬ该结构PHPS制备所得的气体阻隔膜在高温高湿条件下保存稳定性优异ꎮ除仅使用PHPS原料ꎬPHPS常与改性原料配合使用制备阻隔层ꎮ文献[26]使用PHPS与金属化合物如三仲丁氧基铝制备得到结构式为SiOxNyMz的含硅膜ꎬ其中0.001ɤY/(X+Y)ɤ0.25㊁3.30ɤ3y+2xɤ4.80(上述化学式中ꎬM表示元素周期表的第2~第14族元素中的至少一种(但不包括硅及碳)ꎬx为氧相对于硅的原子比ꎬy为氮相对于硅的原子比ꎬz为M相对于硅的原子比且为0.01~0.3ꎬX=x/(1+(az/4))ꎬY=y/(1+(az/4)ꎬ其中ꎬa为元素M的价数)ꎬ该气体阻隔膜在高温高湿条件下保存稳定性优异ꎮ文献[27]使用PHPS和以下添加剂中的一种:1)烃基取代的胍类ꎻ2)包含氧以及氮作为组成成分的冠醚胺类ꎻ3)具有氨基取代的多环结构的环烷基类ꎻ4)烃基取代的肟类从而使所制备的膜具有良好的气体阻隔性能ꎮ除添加剂外ꎬ溶液也会影响PHPS阻隔层的性能ꎬ文献[28]中通过限定PHPS具有下述式(1)[ SiH2 NH ]和(2)[ SiHR NH ]表示的结构单元ꎬ并限定结构单元(1)和(2)中Si R键的数目相对于Si H键与Si R键的总数的比为0.01以上0.05(其中R为选自碳原子1~6的脂肪族烃基㊁碳原子数为6~12的芳香族烃基㊁碳原子数为1~6的烷氧基的基团)ꎬ从而使其溶解于脂肪族烃类溶剂中ꎬ可使用该组合物制备水蒸气透过率低的类二氧化硅玻璃阻隔层ꎮ此外ꎬ还有大量文献研究制备方法对阻隔层的影响ꎬ例如文献[29]中使用加热和等离子体处理的方法ꎬ以PHPS作原料制备厚度为10~500nm㊁折射率为1.48~1.63的隔气膜ꎮ文献[30]在真空紫外照射条件下使用PHPS在高分子基材如聚碳酸酯㊁环烯烃聚合物㊁环烯烃共聚物和纤维素衍生物基材上制备生产率优异㊁具有非常优异的气体阻隔性且兼具相位差膜功能的气体阻隔性膜ꎬ该膜可用作挠性电子设备如OLED的气体阻隔膜ꎮ文献[31]中使用PHPS作为原料涂覆在基材上ꎬ照射最大峰波长为160~179nm的光ꎬ接着用最大峰波长比之前照射光的最大峰波长还长10~70nm的光进行照射ꎬ得到了具有良好阻气性能的硅质膜ꎮSasaki等[32]研究并讨论了真空紫外(VUV)诱导与Si N键数㊁PHPS薄膜组成和自由体积(存在于形成的Si N网络中)对PHPS致密化过程的影响ꎬ发现VUV辐照时通过形成Si N键引起快速的氢释放和薄膜致密化ꎬ薄膜组成与残余氢原子和Si N键的数量密131第2期㊀㊀㊀㊀㊀孟帅等:全氢聚硅氮烷涂层在光电领域的研究进展切相关ꎬ其研究结果可以作为开发具有较高密度和优异气体阻隔性能(与真空处理阻隔膜所表现出的性能相当)的溶液处理纳米SiN薄膜的指南ꎮSasaki等[33]进一步在室温下氮气气氛中通过真空紫外(VUV)辐照全氢聚硅氮烷(PHPS)溶液制备气体阻挡层ꎬ该层可具有4.8ˑ10-5g m-2 d-1(阻隔性能接近玻璃)的阻气性能ꎬ这使其成为迄今为止性能最好的水蒸气阻隔材料之一ꎮ具有该性能的阻隔层厚度仅为990nmꎬ在短的VUV照射时间(每个PHPS层2.4min)即可制备得到ꎮ许多文献专门研究了层叠膜工艺对于膜性能的影响ꎮ文献[34]中气体阻隔性膜的制造方法包含在基材上形成第1阻隔层的工序和在上述第1阻隔层上形成第2阻隔层的工序ꎬ形成第2阻隔层的工序包含:在氧气浓度为2.0ˑ10-4以下㊁水蒸气浓度为1.0ˑ10-4以下的环境中使PHPS与金属化合物反应而制备涂布液㊁在上述第1阻隔层上涂布上述涂布液和对上述涂膜照射真空紫外线而对聚硅氮烷进行改性ꎬ所得到的膜在高温高湿条件下的稳定性优异ꎮ文献[35]中提供了气体阻隔性膜ꎬ其结构是在基材上依次具有锚固涂层以及与上述锚固涂层接触且通过真空成膜法形成的气体阻隔层ꎬ上述锚固涂层是用真空紫外照射PHPS而得到的ꎬ并且将上述锚固涂层的厚度设为A(nm)㊁将上述锚固涂层整体的氮原子相对于硅原子的原子比(N/Si)设为B时ꎬAˑBɤ60ꎬ使用该气体阻隔性膜的涂层使得电子设备在高温高湿环境下的耐久性优异ꎮ文献[36]中使用PHPS制备了阻气性优异且无色透明性优异的阻气性层合体ꎬ其具有基材和阻气性单元ꎬ所述阻气性单元包含在所述基材一侧的阻隔层(1)和在所述阻隔层(1)的与基材一侧相反的面上的阻隔层(2)ꎬ所述阻气性单元的厚度为170nm~10μmꎬ折射率为1.40~1.50ꎬ所述阻隔层(2)的折射率为1.50~1.75ꎬ[阻隔层(1)的光学膜厚]/[阻隔层(2)的光学膜厚]为3.0以上ꎮ文献[37]中公开了透明导电层叠层用膜㊁其制造方法及透明导电膜ꎬ使用PHPS制备的阻隔层使得具有该透明阻隔层的透明树脂膜基材的JISK7129所规定的40ħˑ90%RH的水蒸气透过率为1.0ˑ10-3g m-2 d以下ꎬ相当于100μm该透明树脂层的JISK7129所规定40ħˑ90%RH的水蒸气透过率为20g m-2 d以下ꎮ2.3㊀PHPS涂层作为光学膜PHPS也经常被用于制备光学膜ꎬ例如可与改性原料一起形成组合物来制备光学膜ꎮ文献[38]中通过(A)PHPS和(B)从含硅氮烷的有机聚合物㊁含硅氧硅氮烷的有机聚合物㊁含脲硅氮烷的有机聚合物中选出的至少一种有机聚合物的组合物制备低折射率膜ꎮ文献[39]中将含PHPS的溶液与含氟聚合物的溶液进行混合㊁涂布ꎬ从而制备强度高㊁耐油酸滑动的二氧化硅光学膜层ꎮ而Yamano等[40]使用PHPS的二甲苯溶液作为前体制备了掺杂螺吡喃(SP)的二氧化硅涂层ꎬ掺杂SP的PHPS薄膜是透明的和浅黄色的ꎬ随着PHPS向二氧化硅转化的进行ꎬ颜色变为红色ꎬ并且500nm处的吸光度增加ꎮ曝光处理后ꎬ薄膜在空气中避光保存73h后ꎬ500nm处的吸光度进一步增加ꎬ薄膜由红色变为深红色ꎮ由此获得的掺杂SP的二氧化硅涂层显示出可逆的光致变色反应ꎬ当薄膜分别用可见光和紫外光照射时ꎬ500nm处的吸光度分别降低和增加ꎬ所制备的薄膜可用作光学膜ꎮ除使用有机或高分子改性原料外ꎬKhan等[41]在PHPS溶液中加入无机原料ZnS:Mn2+纳米粒子的胶体溶液ꎬ通过刮刀法制备了发光薄膜ꎮ除原料影响产物性能外ꎬ制备方法也会影响光学膜的性能ꎮNakagawa等[42]采用溶胶-凝胶法制备PHPS转化成的有机-无机杂化薄膜ꎬ然后将其涂覆在4层结构有机发光二极管(OLED)的活性层上ꎮ相比不采用溶胶凝胶法制备活性层的OLEDꎬ采用溶胶凝胶法制备的OLED具有明显的电致发光性能ꎬ该性能可归因于活性层的不溶解ꎮ除关注具体的制备方法外ꎬ更多的文献报道了工艺参数对PHPS的影响ꎮLee等[43]通过二丁基醚溶液在Si(100)上制备了PHPS旋涂层ꎬ在405nmUV照射的条件下ꎬ在水或双氧水溶液中制备得到了致密氧化硅交联层ꎬ该层中O/Si的化学计量比为1.5~1.7ꎬ折射率为1.45~1.47ꎮBaek等[44]在空气环境中和低温下使用强脉冲紫外光(IPL)通过各种曝光能量(4.2㊁8.4和12.6J cm-2)制备了PHPS衍生的SiOx层ꎬ然后测试了它们的化学性能㊁组成㊁转化率和折射率ꎬ所得的SiOx层表现出与热处理二氧化硅层(600ħ)相似的100%转化率和与无定形SiO2(1.45)相同的折射率ꎮ该IPL工艺可有效地将PHPS转化为具有良好硬度㊁弹性模量和透明度的柔性聚合物薄膜上的SiOx层ꎬ可大规模应用于卷对卷制造工艺及光学薄膜行业ꎮ2.4㊀PHPS涂层作为其他功能膜太阳能电池用涂层是近年来PHPS应用比较活跃的领域ꎬ其在太阳能电池器件中所发挥的作用各231 南昌大学学报(工科版)2023年㊀有不同ꎮ例如文献[45]中公开了使用PHPS制备太阳能电池的介电阻挡层ꎬ阻挡层位于由金属或玻璃构成的基材和铜-铟-硫化物(CIS)或铜-铟-镓-硒化物(CIGSe)型光伏层状结构之间ꎮ文献[46]中采用PHPS制备了薄膜太阳能电池的包封层ꎬ所制备的黄铜矿太阳能电池对于波长范围为300~900nm的光具有低于95%的平均相对反射率ꎬ对于波长范围为1100~1500nm的光具有大于200%的平均相对反射率ꎬ所得到的膜具有良好的抗老化性能ꎮ文献[47]中采用PHPS制备了太阳能电池用防眩膜ꎬ防眩膜具有适合防眩性的表面凹凸ꎬ并能有效去除附着在表面上的污染物质ꎮ而Kim等[48]通过真空紫外辐照将PHPS转化为二氧化硅的方法来封装柔性钙钛矿太阳能电池(PSC)ꎮ为了避免PHPS溶液和VUV(λ=172nm)的高能光照射导致PSC的降解ꎬ将CdSe/ZnS量子点作为阻挡层扩散在聚二甲基硅氧烷基质中ꎬ所得封装层水蒸气透过率为8.63ˑ10-3g m-2 d-1(37.8ħꎬ100%RHꎬ相对湿度)ꎬ将这种方法应用于柔性太阳能电池ꎬ其室温寿命延长了400多小时ꎮ进一步地ꎬKim等[49]也通过真空紫外辐照将PHPS转化为二氧化硅的方法来封装柔性钙钛矿太阳能电池(PSC)ꎬ所得的封装层呈PHPS/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/PHPS三明治结构ꎬ所得封装层水蒸气透过率为0.92ˑ10-3g m-2 d-1(37.8ħꎬ100%RHꎬ相对湿度)ꎬ可使得电池在环境温度下工作1000h后仍保持稳定ꎮ此外文献[50]中将PHPS溶解于二甲苯中而形成界面液ꎬ界面液的PHPS遇氨水后水解ꎬ将钙钛矿薄膜黏接在氧化钛致密层ꎬ从而推进了钙钛矿光伏产业的规模化生产ꎮ除了上述常用的介电层㊁阻隔层㊁光学层外ꎬPHPS还可用于制备其他功能层ꎮ例如文献[51]中使用PHPS在基材上制备化合物层ꎬ使化合物层中至少一部分的硅氮烷化合物转换为具有硅氧烷键的化合物ꎬ并且在化合物层上形成由银或以银为主要成分的合金构成的金属层ꎬ由此制备了透明的导电膜ꎮ文献[52]中使用包含溶剂㊁PHPS和波长转换剂的组合物制备相对于水溶液具有50%或更高的可见光透射率的波长转换薄膜ꎮ文献[53]中制备了用于电子元器件的导热绝缘板ꎬ具体来说是在金属基板上依次层叠第一氧化物层㊁第二氧化物层和由PHPS固化得到的二氧化硅的涂层ꎬ所得到的绝缘板具有良好的导热性能及绝缘性能ꎮ文献[54-56]中在交联剂存在下通过光照交联反应制备PHPS嵌段共聚物ꎬ该PHPS包含具有含5个以上硅的聚硅烷骨架的直链或环状的嵌段A和具有含20个以上硅的聚硅氮烷骨架的嵌段Bꎬ这种特殊结构的PHPS可用于制备厚度大㊁密度高和与基板亲和力强的牺牲膜ꎮ3 结论㊀㊀我国在光电领域的综合竞争力与发达国家仍存在较大的差距ꎬPHPS涂层优异的加工性能和产物性能使其在光电领域具有广阔的应用前景ꎮ在PHPS的制备方面ꎬ我国的综合实力较弱[57]ꎬ而对于PHPS涂层的应用ꎬAZ电子材料㊁三星株式会社㊁柯尼卡美能达株式会社㊁琳得科株式会社等发达国家的申请人在我国开展专利布局早ꎬ专利数量多ꎮ相比于国外在PHPS涂层方面的研究ꎬ国内的研究报道较少ꎬ针对PHPS在光电领域的应用研究更是鲜有报道ꎬ这无疑对我国光电行业的发展提出了挑战ꎮ我国应加强PHPS制备方法与应用方法的研究ꎬ突破PHPS制备与应用存在的难点并加强知识产权保护ꎬ打造有竞争力的PHPS涂层产业链ꎮ参考文献:[1]㊀张宗波ꎬ肖凤艳ꎬ罗永明ꎬ等.全氢聚硅氮烷的应用及产业化[J].精细与专用化学品ꎬ2013ꎬ21(7):25-28. 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[14]尹熙灿ꎬ金佑翰ꎬ高尚兰ꎬ等.用于形成二氧化硅层的组成物㊁二氧化硅层及电子装置:CN201510282712.1[P].2016-12-07.[15]三星SDI株式会社.用于形成二氧化硅层的组成物㊁二氧化硅层以及电子装置:CN202110406105.7[P].2021-10-22.[16]清水泰雄ꎬ一山昌章ꎬ名仓映乃.具有较小平带位移的硅质膜及其制备方法:CN200580026893.6[P].2007-07-18.[17]AOKITꎬSHIMIZUY.Low ̄permittivityporoussiliceousfilmꎬsemiconductordeviceshavingsuchfilmsꎬandcoatingcompositionforformingthefilm:US20010009735[P].2003-05-29.[18]AOKITꎬSHIMIZUY.Poroussiliceousfilmhavinglowpermittivityꎬsemiconductordevicesandcoatingcomposi ̄tion:US20030363007[P].2004-02-12.[19]AZElectronicMaterials(Japan)KK.Compositioncontai ̄ningpolysilazanecompoundꎬwhichcanprovidedensesili ̄ceousfilm:JP2008069406[P].2009-04-30.[20]AZ电子材料(日本)株式会社.形成氮氧化硅膜的方法和具有由此形成的氮氧化硅膜的衬底:JP2011064248[P].2012-12-27.[21]PARKKSꎬKOPSꎬKIMSD.EffectsofN2Oplasmatreatmentonperhydropolysilazanespin ̄on ̄dielectricsforinter ̄layer ̄dielectricapplications[J].ThinSolidFilmsꎬ2014ꎬ551:57-60.[22]SUZURIKAWAJꎬNAKAOMꎬTAKAHASHIH.Surfacepassivationofthethin ̄filmlapswithperhydropolysilazane ̄derivedsilicatreatedbyO2plasma[J].IEEJTransactionsonElectricalandElectronicEngineeringꎬ2011ꎬ6(4):392-393.[23]MEHTASꎬSHENGHꎬKRISHNANRꎬetal.UVassisteddensificationofperhydropolysilazane(PHPS)basedspin ̄onglassinhighaspectratiogapfillstructure[J].ECSTransactionsꎬ2018ꎬ85(13):717-728.[24]上村和惠ꎬ网野由美子ꎬ铃木悠太ꎬ等.粘着片以及电子设备:CN201180042769.4[P].2014-12-10.[25]伊东宏明.改性聚硅氮烷㊁含有该改性聚硅氮烷的涂布液及使用该涂布液而制造的气体阻隔性膜:CN201580006849.2[P].2016-09-14.[26]长谷川彰ꎬ黑田俊也ꎬ石飞昌光ꎬ等.气体阻隔性层叠膜:CN201080015879.7[P].2015-01-07.[27]森田敏郎.膜形成组合物:CN200780024402.3[P].2012-06-06.[28]信越化学工业株式会社.含聚硅氮烷的组合物:CN201910645020.7[P].2022-07-12.[29]永绳智史ꎬ铃木悠太.改性聚硅氮烷膜及隔气膜的制造方法:CN201280026469.1[P].2015-09-09.[30]本田诚.气体阻隔性膜㊁电子设备用基板和电子设备:CN201380021977.5[P].2017-02-22.[31]尾崎祐树ꎬ樱井贵昭ꎬ小林政一.硅质致密膜的形成方法:CN201380052701.3[P].2017-03-08.[32]SASAKITꎬSUNLNꎬKUROSAWAYꎬet.al.Nanometer ̄thicksinfilmsasgasbarriercoatingsdensifiedbyvacuumUVirradiation[J].ACSAppliedNanoMaterialsꎬ2021ꎬ4(10):10344-10353.[33]SASAKITꎬSUNLꎬKUROSAWAYꎬet.al.Solutionpro ̄cessedgasbarrierswithglass ̄likeultrahighbarrierper ̄formance[J].AdvancedMaterialsInterfacesꎬ2022ꎬ9(34):2201517.[34]铃木一生ꎬ河村朋纪.气体阻隔性膜的制造方法:CN201780040108.5[P].2020-10-16.[35]柯尼卡美能达株式会社.气体阻隔性膜和电子设备:JP2015068227[P].2016-01-21.[36]大桥健宽ꎬ岩屋涉ꎬ铃木悠太.阻气性层合体㊁电子器件用部件及电子器件:CN201680019724.8[P].2017-11-28.[37]森田亘ꎬ原务ꎬ西岛健太ꎬ等.透明导电层叠层用膜㊁其制造方法及透明导电膜:CN201680017089.X[P].2020-06-30.[38]AZ电子材料(日本)株式会社.用于形成低折射率膜的组合物㊁形成低折射率膜的方法以及通过该形成方法形成的低折射率膜和抗反射膜:JP2012054705[P].2012-09-07.[39]小堀重人.涂布液㊁改性二氧化硅膜及其制备方法:CN201410183259.4[P].2016-11-23.[40]YAMANOAꎬKOZUKAH.Preparationofsilicacoatingsheavilydopedwithspiropyranusingperhydropolysilazaneasthesilicasourceandtheirphotochromicproperties[J].431 南昌大学学报(工科版)2023年㊀JournalofPhysicalChemistryBꎬ2009ꎬ113(17):5769-5776.[41]KHANSꎬAHNHYꎬHANJSꎬetal.LuminescentsilicafilmspreparedusingperhydropolysilazaneandMn ̄dopedZnSnanophosphors[J].AppliedSurfaceScienceꎬ2020ꎬ511:145441.[42]NAKAGAWARꎬJITSUIYꎬEMOTOAꎬet.al.Fabricationofsilicaglassthinfilmscontainingorganicemissivemate ̄rialsandapplicationtomulti ̄layerorganiclight ̄emittingdiodes[J].MolecularCrystalsandLiquidCrystalsꎬ2016ꎬ641(1):111-118.[43]LEEJSꎬOHJHꎬMOONSWꎬet.al.Atechniqueforcon ̄vertingperhydropolysilazanetoSiOxatlowtemperature[J].ElectrochemicalandSolid ̄StateLettersꎬ2009ꎬ13(1):23-25.[44]BAEKJJꎬPARKSMꎬKIMYRꎬet.al.IntensepulsedUVlighttreatmenttodesignfunctionalopticalfilmsfromper ̄hydropolysilazane:analternativetoconventionalheattreatmentprocesses[J].JournalofMaterialsScienceꎬ2022ꎬ(1):254-273.[45]ClariantInternationalLtd.Solarcellswithabarrierlayerbasedonpolysilazane:EP2010001638[P].2010-09-23. [46]罗德Kꎬ斯图加诺维克Sꎬ斯克涅比斯Jꎬ等.具有基于聚硅氮烷的包封层的太阳能电池:CN201080018732.3[P].2014-10-29.[47]株式会社钟化.太阳能电池组件用防眩膜㊁带有防眩膜的太阳能电池组件及它们的制造方法:JP2014066790[P].2015-01-08.[48]KIMJꎬJANGJHꎬKIMJHꎬet.al.Inorganicencapsulationmethodusingsolution ̄processiblepolysilazaneforflexiblesolarcells[J].ACSAppliedEnergyMaterialsꎬ2020ꎬ3(9):9257-9263.[49]KIMDJꎬJEONGGꎬKIMJHꎬet.al.Designofaflexiblethin ̄filmencapsulantwithsandwichstructuresofperhy ̄dropolysilazanelayers[J].ACSAppliedMaterials&Inter ̄facesꎬ2022ꎬ14(30):34678-34685.[50]孙越ꎬ林纲正ꎬ陈刚.一种钙钛矿薄膜制备设备㊁方法及钙钛矿太阳能电池:CN202111451993.0[P].2022-03-25.[51]鬼头朗子ꎬ神崎寿夫ꎬ大下格.透明导电膜及其制造方法:CN201010003998.2[P].2013-11-06.[52]赵素惠ꎬ韩准秀ꎬ李昇勇ꎬ等.具有聚硅氮烷和波长转换剂的涂覆组成物和波长转换片:CN201510019229.4[P].2018-05-15.[53]汪洋ꎬ宋延林ꎬ张佑专.导热绝缘板及其制备方法和电子元器件:CN201710911638.4[P].2019-07-05. [54]NAKAMOTONꎬFUJIWARATꎬSATOA.Amorphoussili ̄conformingcompositioncomprisingblockcopolymerandmethodforproducingamorphoussiliconfilmusingsame:US201917298549[P].2022-01-20.[55]MerkPatentGmbh.Methodforproducingamorphoussili ̄consacrificefilmandamorphoussiliconformingcomposi ̄tion:EP2019082581[P].2020-06-04.[56]FUJIWARATꎬSATOA.Silicousfilmformingcompositioncomprisingblockcopolymerandmethodforproducingsi ̄liceousfilmusingsame:US201917416005[P].2022-08-02.[57]孟帅ꎬ逄贝莉.聚硅氮烷制备专利技术分析[J].江西师范大学学报(自然科学版)ꎬ2022ꎬ46(4):411-416.531第2期㊀㊀㊀㊀㊀孟帅等:全氢聚硅氮烷涂层在光电领域的研究进展。
有关国家重要研发计划重要专项
1250
4.5
2
2016YFC1100200
生物材料化学信号、微纳米结构及力学特性对非骨组织再生诱导作用及其机制研究
中国科学院上海硅酸盐研究所
常江
750
4.5
3
2016YFC1100400
生物材料表面/界面及表面改性研究
浙江大学
高长有
1400
4.5
4
2016YFC1100500
具有生物功能的个性化假体快速成型及3D打印关键技术研究与应用
中国人民解放军第三军医大学
唐康来
1315
4.5
5
2016YFC1100600
个性化硬组织重建植入器械的3D打印技术集成和应用研究
上海交通大学
郝永强
1185
4.5
6
2016YFC1100700
可降解医用高分子原材料产业化及其植入器械临床应用关键技术
中国科学院长春应用化学研究所
陈学思
1580
4.5
7
2016YFC1100800
中国人民解放军军事医学科学院基础医学研究所
王常勇
1050
4.5
13
2016YFC1101400
人类器官的构建及工程化技术体系建立
中国人民解放军第四军医大学
金岩
950
4.5
14
2016YFC1101500
脊髓损伤及脑损伤再生修复生物材料产品的研发
烟台正海生物科技股份有限公司
张赛
2000
4.5
15
2016YFC1101600
26
2016YFC1102700
新型牙种植体研发及其工程化技术研究
成都普川生物医用材料股份有限公司
2012CB932800-G
项目名称:高比能直接甲醇燃料电池关键纳米材料与纳米结构研究首席科学家:杨辉上海中科高等研究院起止年限:2012.1至2016.8依托部门:中国科学院上海市科委一、关键科学问题及研究内容围绕移动电源对高比能的重大应用需求,针对DMFC在能量转换效率、功率密度、成本和寿命等方面存在的问题,在以下三个层面上开展相应的基础研究:(1) 原子和分子水平:利用密度泛函理论(DFT)为主的量化计算与分子动力学模拟以及各种谱学技术,开展低铂纳米电催化剂和新型离子交换膜的结构设计与分子水平的评估表征、关键材料及其集合体膜电极表/界面的演化过程、相关电化学过程的热力学和动力学等研究,阐明表/界面结构和物理化学性质及电极反应动力学规律,揭示关键材料的结构稳定性和膜电极界面演化机制,指导新材料和纳米新结构的设计和开发。
(2) 纳米尺度层次:以原子、分子水平的研究为指导,借助分子动力学模拟、介观粒子耗散动力学模拟以及纳米合成、控制及组装技术,研究纳米电催化剂和新型离子交换膜的可控制备、有序化纳米结构膜电极可控构建过程中的基础科学问题。
多层次研究电子转移和离子传输的特性和规律以及表/界面演化的机制,在纳米尺度上对关键纳米材料和膜电极的结构、组份、表/界面特性等进行表征和调控,实验上揭示影响纳米材料和纳米结构稳定性的关键因素,阐明界面结构与性能间的内在联系和规律,实现对关键材料和膜电极结构和性能的调控。
(3) 集成应用层面:通过高性能纳米电催化剂和离子交换膜在膜电极上集成应用的研究,探索关键材料之间的匹配和兼容性以及相互间作用机制;开展高性价比关键材料和膜电极规模化制备过程及其科学基础研究,开展膜电极在DMFC上的集成应用以及关键技术研究,通过系统集成的模拟与分析实现系统集成的优化。
拟解决的关键科学问题包括:(1) 低成本、仅表层含铂纳米电催化剂的结构设计原理与可控制备方法表层含铂内核非铂的核壳结构催化剂是实现(超)低铂燃料电池催化剂的一种理想解决方案。
纳米陶瓷微粒具有吸收红外光同时能起到保暖作用
纳米陶瓷微粒具有吸收红外光同时能起到保暖作用佚名【期刊名称】《山东陶瓷》【年(卷),期】2012(035)006【摘要】山东大学晶体材料国家重点实验室黄柏标教授介绍,陶瓷微粒确实是具有吸收红外光的作用,不仅可以吸收日光中的红外光,也可以吸收人体散发的红外光,具有可以调节温度的作用,但是对于市面上声称添加陶瓷微粒的“色拉姆”保暖内衣,他对此没有研究,不太好说,对于商场里宣传的保暖内衣能够调节体温,他持怀疑态度。
该技术日本则处于国际领先地位对于陶瓷微粒能否添加到衣物中起到调节体温的作用,陶瓷微粒添加之后有一定的保暖效果。
纳米陶瓷微粒可以固定在有机纤维上,用有机纤维材料制成的保暖内衣,能够吸收一部分人体或者是外界散发出的红外线,起到一定的保暖作用。
但是现在关键的问题是成本和技术,成本较高,技术上也有很大的难度,而该技术日本则处于国际领先地位。
青岛大学纺织服装学院于湖生教授说,现在纳米陶瓷微粒应用广泛,可以说是各种功能都有,但是陶瓷微粒在服装上并不常用,从理论上来说有一定的作用,在检测方面,只能通过对功能进行检测,也就说,想要检测保暖内衣是否有陶瓷微粒,只能通过检测保暖内衣的保暖作用来检测。
市场上宣称添加纳米陶瓷微粒的保暖内衣很难确定是否真的添加,想要从保暖内衣的纤维中直接检测出是否有纳米陶瓷微粒,难度非常大,纳米陶瓷粉体是介于固体与分子之间的具有纳米数量级(0.1~lOOnm)尺寸的亚稳态中间物质,必须要用万倍以上的电子显微镜来检测(1纳米相当于十亿分之一米),而且检测到纳米级单位的时候,很难确定检测到的是不是陶瓷微粒。
现在在山东省内有陶瓷微粒检测能力的机构并不多,一般的检测方法也检测不出来。
对于市场上宣称添加纳米陶瓷微粒的保暖内衣,很难确定是否真的添加有陶瓷微粒,很难检测,消费者在购买保暖内衣的时候要谨慎选择。
【总页数】1页(P26-26)【正文语种】中文【中图分类】TQ174.758【相关文献】1.纳米陶瓷多孔微粒绝热节能材料涂层技术在储罐上的应用 [J], 马晓鹏;陈丽英2.具有亲油性及近红外光吸收特性的金属细菌卟吩的合成与表征 [J], 孙二军;陈志源;LINDSEY Jonathan S.3.具有核壳结构球形微粒的电磁波散射与吸收 [J], 田红艳;王省哲4.邬贺铨:网络一定意义上起到了纪检想起到的作用 [J], ;5.周围介质及微粒间相互作用对微粒光吸收影响的光声光谱研究 [J], 李若林;李增发因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
最新cb934500-纳米结构的新型同步辐射表征技术及若干关键科学问题的研究
项目名称:纳米结构的新型同步辐射表征技术及若干关键科学问题的研究首席科学家:徐洪杰中国科学院上海应用物理研究所起止年限:2010年1月-2014年8月依托部门:上海市科委一、研究内容本项目将在上海光源现有光束线站的基础上,发展针对纳米结构研究的新型表征技术;运用建立起来的新型同步辐射表征技术,研究纳米结构的若干关键科学问题。
研究的纳米结构主要包括有机半导体纳米结构、硅纳米结构和碳纳米结构。
以上述的关键科学问题为导向,本项目拟进行以下四个方面的研究:(1) 发展纳米结构的新型同步辐射表征技术。
在上海光源各光束线站现有的基础上,发展高空间/高时间/高能量分辨、高灵敏度,以及原位、动态的新型表征技术,重点发展针对纳米结构研究的高空间分辨X射线微聚焦技术、以及高时间分辨的同步辐射X射线实验技术(XRD、XAFS、SAXS和XEOL)。
(2) 利用新型同步辐射静态表征技术,研究有机半导体纳米结构、硅纳米结构、碳纳米结构稳态情况下的构效关系。
对有机半导体纳米单体进行综合表征;研究硅、碳纳米材料表面/界面结构与其性能的关系;研究纳米结构的量子效应与表面效应等。
(3) 利用新型同步辐射原位、动态表征技术,研究硅纳米结构与碳纳米结构非稳态情况下的构效关系。
研究硅、碳纳米材料表面/界面结构演化与其性能变化的关系;研究硅、碳纳米结构的成核与生长机制;研究外部环境与测量条件如何影响纳米结构的性能。
(4) 根据实验所得信息,从理论上研究新型同步辐射表征技术的物理机制和工作原理,对表征技术的发展提供理论支持;从理论上研究纳米结构的构效关系,给出实验结果的理论解释,对纳米结构的新现象、新规律进行理论模拟和预测。
纳米结构的新型同步辐射表征技术的研究(1) 在现有光束线站上,研制纳米结构的原位反应与生长装置,以及测量环境控制系统。
原位反应与生长装置包括气相生长装置和液相反应装置,测量环境控制系统可以实时改变温度、压力、气体氛围、外场等测量环境条件。
频域滤波的高光去除方法
激光与光电子学进展50,051205(2013)Laser &Optoelectronics Progress○C2013《中国激光》杂志社基于频域滤波的高光去除方法柴玉亭1 王 昭2 高建民1 黄军辉21西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,陕西西安7100492西安交通大学机械工程学院,陕西西安()710049摘要 结构光三维测量广泛应用于测量物体外轮廓,但使用这种技术测量金属零部件时,会由于金属表面的局部强反射形成高光区域,这种高光致使相机饱和、信息丢失,造成条纹中心提取不准确,从而产生较大的测量误差。
因此,寻找一种有效的手段来避免高光问题是非常必要的。
基于结构光测量系统自身的特点,提出一种新的高光去除方法———频域滤波法。
该方法将高光视作噪声,通过对比分析漫反射光条和高光光条频谱分布的不同,制作合适的滤波器以滤除高光。
通过3dsmax软件仿真,模拟高光效果,测试频域滤波后的条纹中心提取精度比不滤除前提高0.8pixel。
将该方法应用于实际叶片测量中,较好地解决了其中的高光问题。
仿真和实验均证明,频域滤波法可以在一定程度上降低高光对结构光条纹中心提取准确度的影响。
关键词 测量;结构光三维测量;高光去除;频域滤波;条纹中心中图分类号 TH741 文献标识码 A doi:10.3788/LOP50.051205Highlight Removal Based on Frequency-Domain FilteringChai Yuting1 Wang Zhao2 Gao Jianmin1 Huang Junhui 21State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering,Xi′an Jiaotong University,Xi′an,Shaanxi 710049,China2School of Mechanical Engineering,Xi′an Jiaotong University,Xi′an,Shaanxi 710049,烄烆烌烎ChinaAbstract Three-dimensional(3D)measurement technique of structured light is widely used in objects′outlinemeasurement.However,when it is applied to measure mechanical components and parts,some parts of intense reflection(highlight or specular light)on the surface of metal components would form highlight area.The intense reflected light canmake CCD saturate and cause the extraction of center of light stripe inaccurate,and then errors would appear in themeasurement results.Thus,it is a matter of great urgency to find a way to avoid highlight.We try to use the characteristicof structured light measurement system to propose a new method of highlight removal———frequency-domain filtering.Highlight is defined as a kind of noise,and this method compares the difference between highlight frequency spectrum anddiffuse light frequency spectrum to make frequency filtering,and then to remove the influence of highlight.Simulatinghighlight in 3dsmax software,the proposed method can get 0.8pixel improvement in the accuracy of light stripe extraction.Results of real blade test are also provided and prove that it is a better solution in actual blade test.Both simulation andexperiment confirm that the proposed method could improve the accuracy in extraction of light stripe center.Key words measurement;structured light three-dimensional measurement;highlight removal;frequency-domainfiltering;light stripe centerOCIS codes 120.3930;120.2440;120.5700;120.6650 收稿日期:2013-01-14;收到修改稿日期:2013-03-06;网络出版日期:2013-04-28基金项目:国家自然科学基金(61078042)资助课题。
“稀土纳米功能材料的可控合成、组装及构效关系研究”获2011年度国家自然科学奖评审通过
构 效 关 系研 究 ”获 2 1 年 度 国家 自然科 0 1 学 奖评 审通 过
2 1 年度 国家 科学技术 奖评 审工作 已经 结束 ,教 育部 01
张亚文 、 聆东 、 孙 高松 完成 的 “ 稀 功, 将进入 中试 阶段 。 项 目是 由阿拉善 盟科 技局根 据企业 推荐 的 由北 京大 学严 纯华 、 该 组 获2 l 01 需 求 , 线 中科 院过程 工程 研究所 , 牵 与晨 宏力 化工有 限责任 土纳 米功 能材料 的可控 合成 、 装及构 效关系研 究 ” 公司 合作 开 发的产 学研 项 目。 纳米 碳酸 钙是 工业 上 应用 非常 广泛 的一 种填 充 剂和 功 年 度 国家 自然科 学奖 二等 奖 。 “ 土 纳 米功 能 材料 的可 控合 成 、组 装及 构 效 关系 研 稀
中 ,研 究 人员 首先 生产 出高 4 0 米 、宽 1 0微 2纳米 的碳 纳 米 定 的发展 。在 新能 源领域 ,国家纳 米公 司计划 投入 超过 2 管 细 微结 构 “ 0 森林 ” ,然 后 将 其纺 成 类似 绳 索 结 构 的螺 旋 亿 卢 布用 于 实施 一批 突破 性 项 目,其 中包括 新 型锂 离子 蓄 纱 。在 纺 纱时 ,可 将碳 纳 米管 纱 制成左 手 螺旋 和右 手螺 旋 两 种 类型 。研 究 人员 表示 ,这 种 碳纳 米管 纱 可 以开辟 许 多 建厂 的项 目。并且预 计 明年将为 莫斯 科市订 购 l 0 0 辆安 装有 新 用途 。它可 以用 于 制造 微型 电机 、微型压 缩机 和微 型 涡 这 种锂 离 子蓄 电池的 电动大客 车;在 新材料 领域 , 将投 资扩 轮机 ;基 于旋 转 执行器 的微型 泵 可 以集 成 到芯 片 实验 室 技 大生产 使产 能达 到每年 1 3 5 0亿卢 布 ;医疗领 域 的突破性 项 术 制造 的 设备 上 ;还 可 以将其 应 用于机 器 人 、假肢 及 各种 目包括 血栓早 期诊 断项 目,预 计 2 1 0 2年秋季 将进 行该项 目 传 感 器上 。 产 品 的 技 术 认 证 , 始 产 品 的工 业 化 生 产 。 项 目 已引 起 欧 开 该
国家自然科学基金委信息学部的学科名称及代码
国家自然科学基金委信息学部的学科名称及代码F01 电子学与信息系统F0101信息理论与信息系统F010101信息论F010102信源编码与信道编码F010103通信网络与通信系统安全F010104网络服务理论与技术F010105信息系统建模与仿真F010106认知无线电F0102通信理论与系统F010201网络通信理论与技术F010202无线通信理论与技术F010203空天通信理论与技术F010204多媒体通信理论与技术F010205光、量子通信理论与系统F010206计算机通信理论与系统F0103信号理论与信号处理F010301多维信号处理F010302声信号分析与处理F010303雷达原理与技术F010304雷达信号处理F010305自适应信号处理F010306人工神经网络F0104信息处理方法与技术F010401图像处理F010402图像理解与识别F010403 多媒体信息处理F010404探测与成像系统F010405信息检测与估计F010406 智能信息处理F010407视觉信息获取与处理F010408遥感信息获取与处理F010409网络信息获取与处理F010410传感信息提取与处理电路与系统F010501电路设计理论与技术F010502电路故障检测理论与技术F010503电路网络理论F010504高性能电路F010505非线性电路系统理论与应用F010506功能集成电路与系统F010507功率电子技术与系统F010508射频技术与系统F010509电路与系统可靠性F0106电磁场与波F010601电磁场理论F010602计算电磁学F010603散射与逆散射F010604电波传播F010605天线理论与技术F010606毫米波与亚毫米波技术F010607微波集成电路与元器件F010608太赫兹电子技术F010609微波光子学F010610电磁兼容F010611瞬态电磁场理论与应用新型介质电磁特性与应用F0107物理电子学F010701真空电子学F010702量子、等离子体电子学F010703超导电子学F010704相对论电子学F010705纳电子学F010706表面和薄膜电子学F010707新型电磁材料与器件基础研究F010708分子电子学F010709有机、无机电子学F0108生物电子学与生物信息处理F010801电磁场生物效应F010802生物电磁信号检测与分析F010803生物分子信息检测与识别F010804生物细胞信号提取与分析F010805生物信息处理与分析F010806生物系统信息网络与分析F010807生物系统功能建模与仿真F010808仿生信息处理方法与技术F010809系统生物学理论与技术F010810医学信息检测方法与技术敏感电子学与传感器F010901机械传感机理与信息检测F010902气体、液体信息传感机理与检测F010903压电、光电信息传感机理与检测F010904生物信息传感机理与检测F010905微纳米传感器原理与集成F010906多功能传感器与综合技术F010907新型敏感材料特性与器件F010908新型传感器理论与技术F010909传感信息融合与处理F02计算机科学F0201计算机科学的基础理论F020101理论计算机科学F020102新型计算模型F020103计算机编码理论F020104算法及其复杂性F020105容错计算F020106形式化方法F020107机器智能基础理论与方法F0202计算机软件F020201软件理论与软件方法学F020202软件工程F020203程序设计语言及支撑环境F020204数据库理论与系统F020205系统软件F020206并行与分布式软件F020207实时与嵌入式软件F020208可信软件F0203计算机体系结构F020301计算机系统建模与模拟F020302计算机系统设计与性能评测F020303计算机系统安全与评估F020304并行与分布式处理F020305高性能计算与超级计算机F020306新型计算系统F020307计算系统可靠性F020308嵌入式系统F0204计算机硬件技术F020401测试与诊断技术F020402数字电路功能设计与工具F020403大容量存储设备与系统F020404输入输出设备与系统F020405高速数据传输技术F0205计算机应用技术F020501计算机图形学F020502计算机图像与视频处理F020503多媒体与虚拟现实技术F020504生物信息计算F020505科学工程计算与可视化F020506人机界面技术F020507计算机辅助技术F020508模式识别理论及应用F020509人工智能应用F020510信息系统技术F020511信息检索与评价F020512知识发现与知识工程F020513新应用领域中的基础研究F0206自然语言理解与机器翻译F020601计算语言学F020602语法分析F020603汉语及汉字信息处理F020604少数民族语言文字信息处理F020605机器翻译理论方法与技术F020606自然语言处理相关技术F0207信息安全F020701F020702安全体系结构与协议F020703信息隐藏F020704信息对抗F020705信息系统安全F0208计算机网络F020801计算机网络体系结构F020802计算机网络通信协议F020803网络资源共享与管理F020804网络服务质量F020805网络安全F020806网络环境下的协同技术F020807网络行为学与网络生态学F020808移动网络计算F020809传感网络协议与计算F03自动化F0301控制理论与方法F030101线性与非线性系统控制F030102过程与运动体控制F030103网络化系统分析与控制F030104离散事件动态系统控制F030105混杂与多模态切换系统控制时滞系统控制F030107随机与不确定系统控制F030108分布参数系统控制F030109采样与离散系统控制F030110递阶与分布式系统控制F030111量子与微纳系统控制F030112生物生态系统的调节与控制F030113最优控制F030114自适应与学习控制F030115鲁棒与预测控制F030116智能与自主控制F030117故障诊断与容错控制F030118系统建模、分析与综合F030119系统辨识与状态估计F030120系统仿真与评估F030121控制系统计算机辅助分析与设计F0302系统科学与系统工程F030201系统科学理论与方法F030202系统工程理论与方法F030203复杂系统及复杂网络理论与方法F030204系统生物学中的复杂性分析与建模F030205生物生态系统分析与计算机模拟社会经济系统分析与计算机模拟F030207管理与决策支持系统的理论与技术F030208管控一体化系统F030209智能交通系统F030210先进制造与产品设计F030211系统安全与防护F030212系统优化与调度F030213系统可靠性理论F0303导航、制导与传感技术F030301导航、制导与测控F030302被控量检测及传感器技术F030303生物信息检测及传感器技术F030304微弱信息检测与微纳传感器技术F030305多相流检测及传感器技术F030306软测量理论与方法F030307传感器网络与多源信息融合F030308多传感器集成系统F0304模式识别F030401模式识别基础F030402特征提取与选择F030403图像分析与理解F030404语音识别、合成与理解文字识别F030406生物特征识别F030407生物分子识别F030408目标识别与跟踪F030409网络信息识别与理解F030410机器视觉F030411模式识别系统及应用F0305人工智能与知识工程F030501人工智能基础F030502知识的表示、发现与获取F030503本体论与知识库F030504数据挖掘与机器学习F030505逻辑、推理与问题求解F030506神经网络基础及应用F030507进化算法及应用F030508智能Agent的理论与方法F030509自然语言理解与生成F030510智能搜索理论与算法F030511人机交互与人机系统F030512智能系统及应用F0306机器人学及机器人技术F030601机器人环境感知与路径规划F030602机器人导航、定位与控制F030603智能与自主机器人F030604微型机器人与特种机器人F030605仿生与动物型机器人F030606多机器人系统与协调控制F0307认知科学及智能信息处理F030701知觉与注意信息的表达和整合F030702学习与记忆过程的信息处理F030703感知、思维与语言模型F030704基于脑成像技术的认知功能F030705基于认知机理的计算模型及应用F030706脑机接口技术及应用F030707群体智能的演化与自适应F04半导体科学与信息器件F0401半导体晶体与薄膜材料F040101半导体晶体材料F040102非晶、多晶和微纳晶半导体材料F040103薄膜半导体材料F040104半导体异质结构和低维结构材料F040105SOI材料F040106半导体材料工艺设备的设计与研究F040107有机/无机半导体复合材料F040108有机/聚合物半导体材料F0402集成电路设计与测试F040201系统芯片SoC设计方法与IP复用技术F040202模拟/混合、射频集成电路设计F040203超深亚微米集成电路低功耗设计F040204集成电路设计自动化理论与CAD技术F040205纳米尺度CMOS集成电路设计理论F040206系统芯片SoC的验证与测试理论F040207MEMS/MCM/生物芯片建模与模拟F0403半导体光电子器件F040301半导体发光器件F040302半导体激光器F040303半导体光探测器F040304光集成和光电子集成F040305半导体成像与显示器件F040306半导体光伏材料与太阳电池F040307基于柔性衬底的光电子器件与集成F040308新型半导体光电子器件F040309光电子器件封装与测试F0404半导体电子器件F040401半导体传感器F040402半导体微波器件与集成F040403半导体功率器件与集成F040404半导体能量粒子探测器F040405半导体电子器件工艺及封装技术F040406薄膜电子器件与集成F040407新型半导体电子器件F0405半导体物理F040501半导体材料物理F040502半导体器件物理F040503半导体表面与界面物理F040504半导体中杂质与缺陷物理F040505半导体输运过程与半导体能谱F040506半导体低维结构物理F040507半导体光电子学F040508自旋学物理F040509半导体中新的物理问题F0406集成电路制造与封装F040601集成电路制造中的工艺技术与相关材料F040602GeSi/Si、SOI和应变Si等新结构集成电路F040603抗辐射集成电路F040604集成电路的可靠性与可制造性F040605芯片制造专用设备研制中的关键技术F040606先进封装技术与系统封装F040607纳米电子器件及其集成技术F0407半导体微纳机电器件与系统F040701微纳机电系统模型、设计与EDAF040702微纳机电系统工艺、封装、测试及可靠性F040703微纳机电器件F040704RF/微波微纳机电器件与系统F040705微纳光机电器件与系统F040706芯片微全分析系统F0408新型信息器件F040801纳米结构信息器件与纳电子技术F040802基于分子结构的信息器件F040803量子器件与自旋器件F040804超导信息器件F040805新原理信息器件F05光学和光电子学F0501光学信息获取与处理F050101光学计算和光学逻辑F050102光学信号处理与人工视觉F050103光存贮材料、器件及技术F050104光全息与数字全息技术F050105光学成像、图像分析与处理光电子显示材料、器件及技术F0502光子与光电子器件F050201有源器件F050202无源器件F050203功能集成器件F050204有机/聚合物光电子器件与光子器件F050205光探测材料与器件F050206紫外光电材料与器件F050207光子晶体及器件F050208光纤放大器与激光器F050209发光器件与光源F050210微纳光电子器件与光量子器件F050211光波导器件F050212新型光电子器件F0503传输与交换光子学F050301导波光学与光信息传输F050302光通信与光网络关键技术与器件F050303自由空间光传播与通信关键技术F050304光学与光纤传感材料、器件及技术F050305光纤材料及特种光纤F050306测试技术F050307光开关、光互连与光交换红外物理与技术F050401红外物理F050402红外辐射与物质相互作用F050403红外探测、传输与发射F050404红外探测材料与器件F050405红外成像光谱和信息识别F050406红外技术新应用F050407红外遥感和红外空间技术F050408太赫兹波技术及应用F0505非线性光学与量子光学F050501非线性光学效应及应用F050502光学频率变换F050503光量子计算、保密通讯与信息处理F050504光学孤子与非线性传播F050505强场与相对论的非线性光学F0506激光F050601激光物理F050602激光与物质相互作用F050603超快光子学与超快过程F050604固体激光器件F050605气体、准分子激光F050606自由电子激光与X射线激光新型激光器件F050608激光技术及应用F0507光谱技术F050701新型光谱分析法与设备F050702光谱诊断技术F050703超快光谱技术F0508应用光学F050801光学CAD与虚拟光学F050802薄膜光学F050803先进光学仪器F050804先进光学制造与检测F050805微小光学器件与系统F050806光度学与色度学F050807自适应光学及二元光学F050808光学测量中的标准问题F050809制造技术中的光学问题F0509光学和光电子材料F050901激光材料F050902非线性光学材料F050903功能光学材料F050904有机/无机光学复合材料F050905分子基光电子材料新光学材料F0510空间光学F051001空间光学遥感方法与成像仿真F051002空间目标光学探测与识别F051003深冷空间光学系统与深冷系统技术F051004空间激光应用技术F051005光学相控阵F0511大气与海洋光学F051101大气光学F051102激光遥感与探测F051103水色信息获取与处理F051104水下目标、海底光学探测与信息处理F051105海洋光学F0512生物、医学光子学F051201光学标记、探针与光学功能成像F051202单分子操控与显微成像技术F051203生命系统的光学效应及机理F051204光与生物组织相互作用F051205生物组织光谱技术及成像F051206新型医学光学诊疗方法与仪器F0513交叉学科中的光学问题。
国家重点研发计划变革性技术关键科学问题重点专项
人体器官芯片的精准介观测 量
东南大学
顾忠泽
2811.00
5
6
2017YFA0700600
面向智能制造的软件自动构 造
浪潮通用软件有限公 司
王兴山
2403.00
5
7
2017YFA0700700
低能晶界及相界调控实现材 料素化的原理及演示验证
中国科学院金属研究 所
李秀艳
2689.00
5
8
2017YFA0700800
工业园区多能流综合管控与 协同优化
清华大学 东南大学 大连理工大学
项目 中央财政经费 项目实施周期
负责人 (万元)
(年)
王训
2810.00
5
崔铁军
2674.00
5
赵珺
2660.00
5
4
2017YFA0700400
完整肝脏三维结构与功能信 息的精准介观测量
Байду номын сангаас
华中科技大学
张智红
2776.00
5
5
2017YFA0700500
国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”重点专项 拟立项的2017年度项目公示清单
序号 项目编号
项目名称
项目牵头承担单位
1
2017YFA0700100
甲烷和二氧化碳催化转化及 外场耦合化学键精准重构
微波毫米波数字编码和现场 2 2017YFA0700200 可编程超构材料的理论体系
与关键技术
3
2017YFA0700300
下一代深度学习理论、方法 与关键技术
西安交通大学
孙剑
2722.00
5
9
2017YFA0700900
国家自然科学基金学科代码
国家自然科学基金学科代码数理科学部A01数学A0101数论A010301整体微分几何A010302复几何与代数几何A010303几何分析A0104拓扑学A010401代数拓扑与微分拓扑A010402低维流形上的拓扑A010403一般拓扑学A0105函数论A010501多复变函数论A010502复动力系统A010503单复变函数论A010705拓扑动力系统与遍历论A0108偏微分方程A010801几何、物理和力学中的偏微分方程A010802非线性椭圆和非线性抛物方程A010803混合型、退化型偏微分方程A010804非线性发展方程和无穷维动力系统A0109数学物理A010901规范场论与超弦理论A011201线性与非线性规划A011202组合最优化A011203随机最优化A011204可靠性理论A0113控制论中的数学方法A011301分布参数系统的控制理论A011302随机系统的控制理论A0114应用数学方法A011401信息论A011402经济数学与金融数学A011403生物数学A0117计算数学与科学工程计算A011701偏微分方程数值计算A011702流体力学中的数值计算A011703一般反问题的计算方法A011704常微分方程数值计算A011705数值代数A011706数值逼近与计算几何A011707谱方法及高精度数值方法A011708有限元和边界元方法A011709多重网格技术及区域分解A011710自适应方法A020204非线性振动及其控制A020205多体系统动力学A020206转子动力学A020207弹道力学与飞行力学A020208载运工具动力学及其控制A020209多场耦合与智能结构动力学A0203 固体力学A020301弹性力学与塑性力学A020302损伤与断裂力学A020303疲劳与可靠性A020304本构关系A020315制造工艺力学A020316实验固体力学A020317计算固体力学A0204流体力学A020401湍流与流动稳定性A020402水动力学A020403空气动力学A020404非平衡流与稀薄气体流动A020405多相流与渗流A020406非牛顿流与流变学A020407流动噪声与气动声学力学A020503仿生、生物材料与运动生物力学A0206 爆炸与冲击动力学A020601爆炸力学A020602冲击动力学A03天文学A0301 宇宙学A030101宇宙学模型和参数、早期宇宙A030102宇宙结构的形成和演化及观A030303恒星形成与早期演化、星际介质和星际分子A030304晚期演化和致密天体及其相关高能过程A030305太阳系外行星系统A0304 太阳和太阳系A030401太阳磁场和太阳发电机A030402太阳日冕物质抛射、耀斑、日珥和其他活动A030403日震学和太阳内部结构;太阳黑子和太阳活动周期变化A030602相对论天体测量A030603天文地球动力学及天体测量学的应用A030604?时间与频率A0307 天体力学和人造卫星动力学A030701人造天体、太阳系小天体、行星系统和恒星系统动力学A030702N体问题、非线性和相对论天体力学A0308 天文技术和方法A030801 光学、紫外和红外天文技术与A040101固体结构和人工微结构A040102软物质和液体的结构与性质A040103凝聚态物质的力学、热学性质,相变和晶格动力学A040104凝聚态物质的(非电子)输运性质A040105薄膜和纳米结构的形成A040106表面,薄膜和纳米结构的表征和分析A040107表面、界面、介观系统、纳米系统的非电子性质A040207磁有序系统A040208低维、介观和人工微结构的磁性A040209介电、压电、热电和铁电性质A040210凝聚态物质的光学和波谱学、物质与粒子的相互作用和辐射A040211极端条件下的凝聚态物理A040212量子计算中的凝聚态物理问题A040213软物质、有机和生物材料的电A040304大分子、团簇与特殊原子分子性质A040305极端条件下的原子分子物理A040306外场中的原子分子性质及其操控A040307量子信息中的原子分子物理问题A040308与原子、分子有关的其他物理问题A0404光学A040401光的传播和成像发光A040411激光光谱学及高分辨高灵敏光谱方法A040412X-射线、红外、THz物理A040413光学在生命科学中的应用A040414与光学有关的其他物理问题和交叉学科A0405声学A040501线性与非线性声学A040502水声和海洋声学及空气动力声学A05物理学IIA0501 基础物理学A050101? 物理学中的数学问题与计算方法A050102? 经典物理及其唯象学研究A050103?? 量子物理及其应用A050104?? 量子信息学A050105? 统计物理学与复杂系统A050106 相对论、引力与宇宙学A0502粒子物理学和场论A050201场和粒子的一般理论及方法A050303核裂变、核聚变、核衰变A050304重离子核物理A050305放射性核束物理、超重元素合成及反应机制A050306中高能核物理A050307核天体物理A0504 核技术及其应用A050401 离子束与物质相互作用和辐照损伤A050402??? 离子束核分析技术A050403? 核效应分析技术置A050503 束流传输和测量技术A050504 反应堆物理与技术A050505 散裂中子源相关技术A050506 探测技术和谱仪A050507 辐射剂量学和辐射防护A050508 实验数据获取与处理A050509 新原理、新方法、新技术、新应用A0506 等离子体物理A050601 等离子体中的基本过程与特性A0507?? 同步辐射技术及其应用A050701???? 同步辐射光源原理和技术A050702 自由电子激光原理和技术A050703 束线光学技术和实验方法国家自然科学基金学科代码化学科学部B01无机化学B0101无机合成和制备化学B010101合成与制备技术B010402生物微量元素化学B010403细胞生物无机化学B010404生物矿化及生物界面化学B0105固体无机化学B010501缺陷化学B010502固相反应化学B010503固体表面与界面化学B010504固体结构化学B0106物理无机化学B010601无机化合物结构与性质B010803无机膜化学与分离B0109核放射化学B010901核化学与核燃料化学B010902放射性药物和标记化合物B010903放射分析化学B010904放射性废物处理和综合利用B0110同位素化学B0111无机纳米化学B0112无机药物化学B020105组合合成B0202金属有机化学B020201金属络合物的合成与反应B020202生物金属有机化学B020203金属有机材料化学B0203元素有机化学B020301有机磷化学B020302有机硅化学B020303有机硼化学B020304有机氟化学性B020505理论与计算有机化学B020506有机超分子与聚集体化学B020507生物物理有机化学B0206药物化学B020601药物分子设计与合成B020602药物构效关系B0207化学生物学与生物有机化学B020701多肽化学B020902食品化学B020903香料与染料化学B0210绿色有机化学B0211有机分子功能材料化学B021101功能有机分子的设计与合成B021102功能有机分子的组装与性质B021103生物有机功能材料B03物理化学B030203 化学动力学理论B030204 计算模拟方法与应用B0303 催化化学B030301 多相催化B030302 均相催化B030303 仿生催化B030304 光催化B030305 催化表征方法与技术B0304化学动力学B030401 宏观动力学B030402 分子动态学B030602 腐蚀电化学B030603 材料电化学B030604 光电化学B030605 界面电化学B030606电催化B030607纳米电化学B030608化学电源B0307光化学和辐射化学B030701 超快光谱学B030702 材料光化学B030806 统计热力学B0309生物物理化学B030901 结构生物物理化学B030902 生物光电化学与热力学B030903 生命过程动力学B030904生物物理化学方法与技术B0310化学信息学B031001 分子信息学B031002 化学反应和化学过程的信息学B040106自由基聚合B0402 高分子化学反应B040201高分子降解与交联B040202高分子接枝与嵌段B040203高分子改性反应与方法B0403?? 功能与智能高分子B040301吸附与分离功能高分子B040302高分子催化剂和高分子试剂B040303医用与药用高分子B040501超分子聚合物B040502超支化与树形高分子B0406?? 高分子物理与高分子物理化学B040601高分子溶液B040602高分子聚集态结构B040603高分子转变与相变B040604高分子形变与取向B040605高分子纳米微结构及尺寸效应B040606高分子表面与界面B040702高性能聚合物B040703高分子多相与多组分复合体系B040704聚合反应动力学及聚合反应过程控制B040705杂化高分子B040706高分子循环利用B05???????? 分析化学B0501?????? 色谱分析B050101???? 气相色谱B050102???? 液相色谱B050207???? 电致化学发光B0503?????? 光谱分析B050301???? 原子发射与吸收光谱B050302???? 原子荧光与X-射线荧光光谱B050303?? 分子荧光与磷光光谱B050304???? 化学发光与生物发光B050305??? 紫外与可见光谱B050306?? 红外与拉曼光谱B050307??? 光声光谱B050308???? 共振光谱B0508???? 放射分析B0509???? 生化分析及生物传感B050901??? 单分子、单细胞分析B050902??? 纳米生物化学分析方法B050903??? 药物与临床分析B050904 细胞与病毒分析B050905? 免疫分析化学B050906?? 生物分析芯片B0510????? 活体与复杂样品分析B0601化工热力学和基础数据B060101状态方程与溶液理论B060102相平衡B060103化学平衡B060104热力学理论及计算机模拟B060105化工基础数据B0602传递过程B060201化工流体力学和传递性质B060306膜分离B060307非常规分离技术B0604化学反应工程B060401化学反应动力学B060402反应器原理及传递特性B060403反应器的模型化和优化B060404流态化技术和多相流反应工程B060405固定床反应工程B060406聚合反应工程B060407电化学反应工程B060701基础有机化工B060702精细有机化工B0608生物化工与食品化工B060801生化反应动力学及反应器B060802生化分离工程B060803生化过程的优化与控制B060804生物催化过程B060805天然产物及农产品的化学改性原理B061102三废治理技术中的化工过程B061103环境友好的化工过程B061104可持续发展环境化工的新概念B0612资源化工B061201资源有效利用与循环利用B061202材料制备的化工基础B07环境化学B070206 纳米材料污染化学B070207 复合污染化学B0703 污染控制化学B070301大气污染控制化学B070302水污染控制化学B070303土壤污染控制化学B070304固体废弃物污染控制化学B0704 污染生态化学污染物赋存形态和生物B070401有效性B070601化学污染物的源汇识别B070602污染物的区域环境化学过程B070603污染物输送中的化学机制B0707化学环境污染与健康B070701??? 环境污染的生物标志物B070702? 环境污染与食品安全B070703? 人居环境与健康C010201微生物生理与代谢C010202微生物生物化学C0103微生物遗传育种学C010301微生物功能基因C010302微生物遗传育种C0104微生物学研究的新技术与新方法C0105环境微生物学C010501陆生环境微生物学C010502水生环境微生物学C010803?? 人类病毒学C010804噬菌体C0109支原体、立克次体与衣原体C010901 支原体C010902? 立克次体、衣原体等C02植物学C0201? 植物结构学C020101植物形态结构与功能C020102植物形态与发生C020404矿质元素与代谢C020405有机物质合成与运输C020406水分生理C020407抗性生理C020408植物激素与生长发育C020409植物次生代谢与调控C020410种子生理C0205? 植物生殖生物学C020501植物配子体发生与受精C0302行为生态学C030201昆虫行为生态学C030202其他动物行为生态学C0303生理生态学C030301植物生理生态学C030302动物生理生态学C0304种群生态学C030401植物种群生态学C030402昆虫种群生态学C0308全球变化生态学C030801陆地生态系统与全球变化C030802海洋生态系统与全球变化C0309微生物生态学C0310污染生态学C031001污染生态学C031002毒理生态学C0311土壤生态学C031101土壤生态系统水分、养分循环C04林学C0401森林资源学C0402森林资源信息学C040201森林资源管理与信息技术C040202森林灾害监测的理论与方法C0403木材物理学C040301材性及其改良C040302木材加工学C040702人工林培育C040703种苗学C040704复合农林业C0408森林经理学C040801森林可持续发展C040802森林分类经营C0409森林健康C040901森林病理C040902森林害虫C040903森林防火C041201园林植物种质资源C041202城市园林与功能C041203园林规划和景观设计C0413荒漠化与水土保持C041301防护林学C041302森林植被与水土保持C041303植被与荒漠化C0414林业研究的新技术与新方法C05生物物理、生物化学与分子生物学C050401生物膜结构与功能C050402跨膜信号转导C050403物质跨膜转运C050404其他膜生物化学与膜生物物理学C0505系统生物学C0506环境生物物理C050601电磁辐射生物物理C050602声生物物理C050603光生物物理C0602动物遗传学C060201动物分子遗传C060202动物细胞遗传C060203动物数量遗传C0603微生物遗传学C060301原核微生物遗传C060302真核微生物遗传C0604人类遗传学C060401人类遗传的多样性C060402人类起源与进化C060603基因组信息学C0607基因表达调控与表观遗传学C060701组蛋白修饰及意义C060702DNA修饰及意义C060703染色体重塑及意义C060704非编码RNA调控与功能C060705转录与调控C0608生物信息学C060801生物数据分析C061008干细胞及定向分化基础C061009模式生物与发育C061010发育研究新方法与体系C07细胞生物学C0701细胞、亚细胞结构与功能C0702细胞生长与分裂C0703细胞周期与调控C0704细胞增殖与分化C0705细胞衰老C080103免疫应答C080104免疫耐受C080105免疫调节C0802免疫遗传学C0803免疫病理学C0804神经内分泌免疫学C0805生殖免疫学C0806黏膜免疫学C0807临床免疫学C080803真菌与免疫C080804寄生虫与免疫C0809肿瘤免疫学C0810移植免疫学C0811器官移植学。
973项目申报书——2009CB930700-基于表面等离子体共振的新纳米结构体系和传感器
项目名称:基于表面等离子体共振的新纳米结构体系和传感器首席科学家:徐红星中国科学院物理研究所起止年限:2009.1至2013.8依托部门:中国科学院一、研究内容拟解决的关键科学问题:本项目的主要任务是通过优化表面等离子体共振性质的新纳米结构体系,研究光、分子和金属纳米结构之间相互作用的机制和相关表征新技术,进而发展新一代超灵敏表面等离子体共振传感器和表面增强光谱传感器,为我国研发具有自主知识产权的相关传感器和分析测试仪器打下坚实基础。
为此,我们需要解决的关键科学问题包括:1. 新纳米结构体系的表面等离子体光子学研究的关键科学问题(1)目前所大量研究的是一些常见金属纳米结构的特定的表面等离子体特性,但是如何可以控制金属纳米结构的生长或组装,以实现可设计的表面等离子体特性;(2)表面等离子体共振激元在严格意义上是如何产生、演化、传导和衰减的;(3)表面等离子体激元是一个天然的光电混合体系,它不仅伴有电荷的转移,也有能量的转移,若再考虑与探测分子的相互作用,如何理解和揭示复杂的电荷和能量转移机理。
2.表面增强拉曼散射和表面增强荧光研究的关键科学问题(1)SERS基底材料的拓展。
虽然已经从金、银和铜拓展到其它过渡金属体系,但是如何进一步拓展至极其重要的硅及其它半导体材料仍极具挑战性;(2)SERS技术的拓展。
发展超高灵敏度的SERS传感器和分子器件的关键基础之一是建立具有极高SERS活性的可控纳间隙结构和相应表征技术;(3)SERS 理论的发展。
迄今对光、分子和纳米结构三者相互作用的理论模型和计算方法尚未建立,综合考虑物理和化学增强机理的统一SERS理论亟待发展;(4)金属纳米结构对荧光的作用既有增强又有淬灭,这是一对矛盾,如何突出荧光增强的效应或者抑制淬灭的效应;(5)荧光的表面增强效应只作用于离金属纳米结构很近的分子,在传感器应用上受到了金属纳米结构本身的巨大限制,如何设计合理的金属纳米结构体系来高效地、稳定地、可控地探测目标分子。
973计划项目申报资料CB939700纳米材料与结构在环境气体污染物检测与应用学习基础研究
项目名称:纳米材料与结构在环境气体污染物检测与治理中的应用基础研究首席科学家:赵修建武汉理工大学起止年限:2009.1至2013.8依托部门:教育部一、研究内容本项目关键科学问题:如何使纳/微米材料及结构对目标分子或物质具有特异选择性识别性能?如何实现纳米光催化材料对有毒有害气体分子的高效率、大容量吸附及有效降解?上述关键科学问题可以分解为以下五个层次或角度来解决:(1)构成敏感材料体系的分子或超分子体系与目标分子的相互作用性质与识别特性的关系、敏感材料设计合成策略:什么样的分子结构或超分子聚集体结构能选择性地与目标分子发生相互作用,同时在物理或化学信号上有响应?决定上述相互作用的关键分子结构或超分子结构因素是什么?如何有效构筑所需要的分子或超分子结构?如何找到并利用分子结构、超分子结构与纳/微米结构的协同作用提高选择性的有效方法和途径?(2)有机纳/微米结构导致的选择性及灵敏度增强机理和方法:什么样的纳/微米结构对特定的目标分子具有识别特性,并能诱导纳/微米结构物理特性(包括声学、光学、电学特性)的改变?导致这种信号增强及识别特性的原理和关键结构特征是什么?如何设计和制备具有选择性识别特性的结构?(3)识别诱导的信号转换、提取、增强、及检测方法和技术:在解决了上述两个问题基础上,如何实现有机纳/微米敏感材料、结构与一些器件基底材料(主要是无机压电材料、半导体材料)的兼容和耦合?器件形成过程中表面与界面的处理方法和技术?如何通过有效电子学方法实现响应信号的转换、提取、增强、及检测?(4)纳米氧化物材料的结构特性与对有毒有害分子的吸附与催化降解的关系:阐明光催化材料与气体分子作用的物理化学行为及其对结构和性能的影响;揭示复合材料体相、界面和表面的化学组成和结构对材料的响应性能、表面物理和化学吸附性能,以及对净化性能的影响机理和规律,阐明纳米氧化物污染检测与净化材料的组成-结构-性能三者间的相互关系。
分会场F墙报(纳米与材料电化学)
分会场F墙报(纳米与材料电化学)编号报告类型题目作者F-P-001墙报Plasmonic Cooperation Effect of Metal Nanomaterials at Au-TiO2-Ag Interface to Enhance Photovoltaic Performance for Dye Sensitized SolarCells汪洋F-P-002墙报金属氮化物在能源领域中的应用杨明辉F-P-003墙报中空结构纳米PtNi催化剂对乙醇电氧化性能研究刘其,周洋,徐群杰*,范金辰,蔡文斌,李巧霞F-P-004墙报利用环保离子液体为软模板在新型四元离子微乳液中电化学合成尺寸连续可控纳米银李宇寒,吴海燕,孙贤,王增林F-P-005墙报电沉积AuSn20共晶的研究及其在微电子封装中的应用崔国峰,柯曦,武刚F-P-006墙报去合金法制备纳米多孔金在电化学传感器中的应用崔国峰,柯曦,武刚F-P-007墙报超声辅助下快速制备MWCNTs-Au@Co3O4三明治结构用于析氧阳极催化剂的研究方漪云,李鑫哲,李晶,李丰,林晓庆,田敏,靳军*F-P-008墙报基于NiO@ZnO纳米片的多孔微球的制备及其电化学性能方东,曹婷婷,董丽杰,刘磊,熊传溪F-P-009墙报磷化钴石墨烯的制备及其析氢催化性能的研究张卫国,次素琴,温珍海F-P-010墙报Nanoengineering of MoS2electrocatalysts forefficient hydrogen evolution reactions刘宁,郭煜林,林焕蕾,高庆生F-P-011墙报用于锂离子电池的全共价连接sp2杂化碳三维网络金松,杜真真,季恒星F-P-012墙报N-Doped CoO-C Porous Nanostructures:ControlledSynthesis and Application in Lithium-Ion BatteryAnoShuhai Wang,Minqi Chen,zhongsu li,Dawei Wang*and Cheng-Yong Su*F-P-013墙报纳米催化电解(NCE)技术的机理研究陈立义汪万法F-P-014墙报氮磷共掺杂多孔碳的可控制备及其氧催化性能研究张进涛F-P-015墙报石墨烯基复合电极材料的设计及其电容脱盐性能颜婷婷,王慧,张剑平,施利毅,张登松F-P-016墙报新型石墨烯/中空介孔碳球复合材料的设计及其电容性脱盐性能王慧,颜婷婷,张剑平,施利毅,张登松F-P-017墙报超级电容与电池材料的复合与协同作用胡猛,李星菡F-P-018墙报导电互联化学镀纳米催化剂的研制郭瑛孙蓉符显珠F-P-019墙报1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐离子液体电沉积铟八面体颗粒及其薄膜张杰,陈齐,姬姗姗,连叶,张锦秋,杨培霞,安茂忠*F-P-020墙报电镀纳米晶锌镀层的无铬钝化工艺与性能李庆阳,冯忠宝,葛旺,张锦秋,杨培霞,安茂忠F-P-021墙报内凹结构贵金属纳米晶的电化学制备及其电催化性能研究卢帮安,肖晶,刘海霞,田娜*,皇甫志超,孙世刚F-P-022墙报Detection of In Situ Generated H2O2in Cells byPolyoxometalate modified3D GrapheneShu-Meng Zhang,Guo-Biao Xu,Jin-Lian Li,Ji-Wen Cui,Dong-Mei Wu,Shi Zhou,Guang-Gang GaoF-P-023墙报NiMo2C纳米棒复合阴极的析氢催化性能研究熊昆F-P-024墙报氢化ZnO/Ag复合电极的电化学制备及光电性质姚陈忠,李晖,卫博慧F-P-025墙报不同形貌Pt-Sn合金的可控合成陈巧丽,谢兆雄F-P-026墙报一步水热合成Pt/C纳米催化剂及其电催化性能研究杨翼,杜娟娟,代忠旭,张荣华,周新文F-P-027墙报铂钴合金/多壁碳纳米管复合材料对日落黄的电催化张剑,曾延波,尹争志,李蕾F-P-028墙报羧酸基团与电极发生锚定的作用机制研究洪泽文,陈芳,王亚浩,郑菊芳,牛振江,周小顺*F-P-029墙报铜动量转换层制备过程中的电化学行为牛高F-P-030墙报介孔TiO2储锂性能的构效关系研究肖亮,王诗瑶,刘丹,邓伯华,屈德宇F-P-031墙报镍-石墨烯复合材料的制备及析氢行为研究范海林,陈肇开,顾慈兵,施清清,解雪松,黄有国F-P-032墙报富锂锰基正极材料用快离子导体Li0.34La0.51TiO3进行表面包覆的研究李玉,胡思江,赖飞燕,崔李三,王红强F-P-033墙报TiN纳米线催化剂制备及其析氢性能研究韩玉洁,岳鑫,沈培康F-P-034墙报脉冲电沉积高耐蚀性纳米锌铁合金胡会利,刘文娟,屠振密F-P-035墙报原子层沉积方法制备无酶电化学葡萄糖传感器杨鹏,高哲,童希立,覃勇F-P-036墙报利用超小尺寸Fe2N增强氮掺杂石墨烯的电化学析氢性能孔令俊,杜世超,吴君,奚望,任志宇*,付宏刚*F-P-037墙报利用生物质根瘤制备硫掺杂碳纳米片用作高效电解水产氢催化剂周玉成周伟家F-P-038墙报高活性铂钯纳米簇制备及其对乙醇电催化氧化潘羽侠,郭小玉,李梦珠,梁银华,吴一萍,文颖,杨海峰F-P-039墙报低温液相合成Co2V2O7六边形片及其锂电性能研究毋芳芳,熊胜林F-P-040墙报一种多孔的氮掺杂石墨烯包裹Co纳米颗粒柔性电极的高效产氢性能研究侯冬曼,周伟家*,李国强*F-P-041墙报多孔MoS2/MoO2纳米片增强电催化产氢活性杨邻静周伟家陈少伟F-P-042墙报pH响应的荧光石墨烯量子点在肿瘤组织检测中的应用樊择坛范楼珍F-P-043墙报水溶性石墨烯量子点-稀土铕配合物复合物的制备刘燕婷,范楼珍F-P-044墙报四-β-(4-羧基苯氧基)酞菁钴/碳纳米管复合材料的制备及H2S气体敏感性研究吴昊,陈志敏*,张佳琳,郭良宵,王彬,贺春英,吴谊群F-P-045墙报微纳分级结构锰基氧化物可控合成及其在二次电池中的应用张凯,韩晓鹏,胡小飞,胡宇翔,程方益,陶占良,陈军*F-P-046墙报超细ZnS纳米线的可控合成及其线径和长度依赖的光电性质研究刘小丽,李运超F-P-047墙报全pH范围和温度响应的荧光石墨烯量子点的制备及应用袁方龙,范楼珍F-P-048墙报表面电荷可调控的水溶性C60荧光纳米粒子的制备及其在细胞成像中的应用谢荣斌余洪涛F-P-049墙报Three-dimensional Nickel Hydroxide Electrocatalystfor Oxygen Evolution Reaction刘腾义F-P-050墙报基于富氮MOF衍生复合物的氧还原催化剂张二欢,谢宇,次素琴,温珍海F-P-051墙报一步法合成高催化活性的单分散的钯纳米颗粒王强,廖宇翔,赵薇,陈胜利F-P-052墙报铂纳米棒和爪状分支结构的控制合成及其氧还原电催化研究熊晓丽,廖宇翔,杜成,罗威,陈胜利F-P-053墙报NaOH溶液中阳极氧化黄铜制备光催化氧化膜胡浩,罗晶晶,肖仕清,牛振江F-P-054墙报钴基层状氢氧化物的剥离结构及其作为氧析出反应催化剂研究华星,陈胜利F-P-055墙报罗丹明B衍生物修饰的石墨烯量子点用于肿瘤干细胞中Fe3+的检测郭瑞华,范楼珍F-P-056墙报石墨烯量子点与银纳米粒子复合物的制备及其氧还原催化性质的研究李淑花,朱嘉,范楼珍F-P-057墙报基于新型复合导电纳米纤维薄膜:金/聚吡咯/聚己内酯的尿酸传感器李黎,王小萍,郭小玉,王丰,杨海峰,文颖*F-P-058墙报碳布基底支撑的枝晶状PbO2作为铅酸电池的正极陈婷F-P-059墙报Pd2Sn金属间化合物的制备及其对乙醇电氧化性能的研究汪聪敏,邹亮亮F-P-060墙报石墨烯-胶碳球-银纳米粒子复合材料的制备及其对双氧水的电化学检测王汉东,王花花,左霞F-P-061墙报在有序的TiO2纳米管阵列上沉积无定型的RuO2用以还原CO2蒋孛,张莉娜,蔡文斌F-P-062墙报嵌含碳包覆SnO2空心球碳纳米纤维作为锂离子电池负极材料沈桢,胡毅,何霞,陈艳丽,陈仁忠,邵汉峰F-P-063墙报碱性DMH体系电沉积Zn-Ni合金冯忠宝,李庆阳,张锦秋,杨培霞,安茂忠F-P-064墙报Flexible Li-S Cathode Based on Bottom-Up CarbonNanotube/Graphene Hybrid FilmHong-Jie Peng,Jia-Qi Huang,Xin-YanLiu,Zhe Yuan,Lin Zhu,Fei Wei,QiangZhang*F-P-065墙报Nitrogen-Doped Aligned CarbonNanotube/Graphene Sandwiches for High-RateLithium-Sulfur BatteriesCheng Tang,Qiang Zhang,*Meng-Qiang Zhao,Jia-Qi Huang,Xin-Bing Cheng,Gui-Li Tian,Hong-JiePeng,F-P-066墙报杂原子改性大孔容多孔炭的可控制备及其锂硫电池应用郭德才*,孙春水,陶韬,陈浩,高静,陈剑*F-P-067墙报电解质溶液pH值对Au纳米粒子上CO2电催化还原的影响姜晓乐F-P-068墙报硝酸根辅助的电化学降解PFOA新策略李培凤蔺丽丽龚静鸣F-P-069墙报电化学法设计铜钯纳米拓扑结构提高氢气传感器的稳定性和气敏性杨大驰,郑立军,Zheng,Luis FFonseca,Jennifer Carpena-NúñezF-P-070墙报电化学液相可控制备碳负载铂纳米催化剂刘涛F-P-071墙报基于距离敏感电化学刻蚀的纳米加工新方法王成,张劲福,吴丹,张红万,王亚会,田昭武,田中群,时康*F-P-072墙报Pd-Ni/碳布电解水析氢研究顾慈兵,陈家荣,范海林,陈肇开,施清清,孙铭雪,黄有国F-P-073墙报水热法合成介孔四氧化三钴纳米片及其电化学性能的研究黄惠洪,苏楠,胡秀兰*F-P-074墙报一种α-二氧化锰纳米线的可控制备及超级电容特性朱寿凤,胡秀兰*F-P-075墙报种子法电沉积ZnO纳米阵列的研究杜石谦,李志林,王峰,刘景军,吉静,宋夜,窦美玲F-P-076墙报基于碳布的Co3O4纳米线阵列的制备及其析氧行为研究孙铭雪,范海林,陈肇开,范小萍,黄有国*F-P-077墙报Preparation and characterization of conductivitypolyurethane composite coatings filled with dual-fuShasha Li,Zhongde Wang,Ye Liu,Xiaogang Hao*F-P-078墙报电化学原位暗场散射光谱技术及其在电极表面局域反应研究中的应用胡树,刘必聚,林楷强,任斌*F-P-079墙报空间限域策略对电化学剥离制备石墨烯的影响朱凯毅,魏灿,鲁浩远,杨莉,王金凤F-P-080墙报电化学剥离制备高质量石墨烯及其在透明导电薄膜中的应用魏灿,朱凯毅,张玉*,鲁浩远,王金凤,杨莉,张经纬*F-P-081墙报Nanoporous NiO,CoO and ZnO Nanostructures:One-pot Synthesis,Self-assembly and Lithium-ionBatteryXianfeng ZhengF-P-082墙报SnO2/C复合材料的制备及其储锂性能研究常玲,王建明F-P-083墙报改进的水解法制备用于氧析出反应的氧化铱电催化剂李国强,姚世魁,梁亮,Vladimir Fateev,刘长鹏,邢巍*F-P-084墙报W掺杂的Co-Pt纳米催化剂的制备及其对NaBH4水解制氢催化性能的研究景晨F-P-085墙报尖晶石型NiCo2O4水氧化催化剂的微观形貌控制及催化机理研究史慧杰,王英玲,赵国华F-P-086墙报聚吡咯包覆MnO2@C/TiO2纳米阵列作为超级电容器电极的研究杨赛男,王滨,杨龙,王亚洲,王贵领*F-P-087墙报聚吡咯在碳纳米管/棉织物上的电化学制备及对其形成机理的初步探讨刘彩虹,赵红,纪俊超,赵雪,王佳莹,赵亚萍,蔡再生F-P-088墙报烟草衍生的活性炭应用于超级电容器赵永青,路旻,张云杰,陶鹏宇,龚晓婷F-P-089墙报锂电池介孔电极材料的制备和电化学阻抗谱研究胡烈聪,夏扣龙,尚永亮,赵卓卓,张邹鑫,施志聪F-P-090墙报三维石墨烯增强聚苯并噁-酰亚胺复合车体材料研究刘宗,沈培康,何国强F-P-091墙报钴基氧化物纳米阵列的构筑及其电催化性能研究刘熙俊、孙晓明、刘军枫、罗俊F-P-092墙报纳米结构TiN电极的制备及其电化学性能研究闻刚,赵峰鸣,马淳安F-P-093墙报H-TiO2/MnOx复合薄膜的光化学制备及其电容性能研究祝莎莎,张培培,王建明*,张鉴清,曹楚南F-P-094墙报基于微流控系统的超薄纳米片合成及其对葡萄糖电氧化催化的研究傅强,徐维林F-P-095墙报氧还原反应非金属电催化剂的设计王双印F-P-096墙报Engineering Vertical Aligned MoS2on GrapheneSheet Towards Thin film Lithium Ion BatteryJianjiang He,Chuanjian Zhang,Shengliang Zhang,Yulei Ma,ChangshuiHuang and Guanglei CuiF-P-097墙报钛和钛合金的电化学环保抛光黄培。
基于纳米技术的光电探测技术研究
基于纳米技术的光电探测技术研究光电探测技术在现代化的社会中扮演着日益重要的角色。
光电探测技术涉及光和电信号的相互转换,可以用于医学、化学、物理学、地球科学、水文学等不同领域。
随着纳米技术的迅速发展,纳米材料的发现和制备技术带来了新的机会,进一步推动了光电探测技术的发展。
一、纳米材料在光电探测中的应用纳米材料的特有性质使其成为光电探测器研究的重要领域。
纳米材料本身具有较大比表面积,可以增加光电探测器的灵敏度和静态响应范围。
另外,纳米材料具有优异的电学和光学性能,比如更高的载流子迁移率和更宽的波长范围。
一种典型的纳米材料是钙钛矿(perovskite)。
钙钛矿光电探测器因其高灵敏度、高响应速度和低噪声被广泛研究。
最近的研究表明,钙钛矿纳米晶体相对于大尺寸的晶体更加稳定,并且在光电探测中具有更高的性能。
使用纳米晶体材料可以提高探测器的响应时间、热稳定性和探测器的灵敏性。
另一种重要的纳米材料是碳纳米管(CNT)。
碳纳米管即直径在1纳米到100纳米之间的碳纳米管。
CNT光电探测器具有更高的电子迁移率和载流子密度,并且能够实现更灵敏的光电探测。
最近的研究表明,将碳纳米管与钙钛矿等其他材料组合使用可以实现更高的灵敏度和更快的响应速度。
二、纳米光电探测技术的挑战和机遇光电探测技术在各个领域中的应用范围越来越广泛,但同时也面临着挑战。
随着通信和计算技术的不断发展,人们对光电探测器的要求也越来越高,不仅要求更高的灵敏度和响应速度,还需求更低的制造成本和更复杂的功能。
纳米光电探测器的成功研究要求深入发挥了纳米技术在光学、电学和材料科学中的优势,同时解决和优化一系列问题,包括材料制备、设备设计和优化等。
因此,纳米光电探测器的研究需要多学科的合作和交叉,包括光学、电学、材料科学等多个领域。
虽然纳米光电探测技术面临着挑战,但也带来了巨大的机遇。
专家预测,未来的纳米光电探测器将具有更高的灵敏度和响应速度,可以用于更复杂和精细的探测任务。
国科金系列报道 (4)
•发现是发明的基础和前提; •发现和发明均属原始创新。
基础研究成果的原创性评价
国家自然科学基金委的经费
5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 1600 2195 2430 2900 3500
经费 (百万元)
4000
5000
NSFC的 “十一五”规划
2007评审通过的重点专项基金项目
9. 学部交叉重点项目:
纳米器件中的表面界面行为与控制 清华大学 温诗铸 场效应纳米器件中的表面界面行为与控制 上海交大 张亚非 半导体器件嵌入式微纳结构高灵敏传感器研究 中北大学 刘俊
10. 国际合作重大项目
柔性空间变胞机构的理论及拓展应用 北京航空航天大学 丁希仑/英国国王学院 戴建生
11. 仪器专项基金项目
路轨磨耗车载动态测量仪器研究
北京航空航天大学 张广军
机械学科杰出青年基金
1996-2007年共39位 • 机构学 3: 高 峰/丁 汉/朱向阳 • 动力学 5:翟婉明/吴 雅/胡海岩/褚福磊/杨绍普 • 摩擦学 9:周仲荣/刘维民/雒建斌/陈建敏/佟金/葛世荣/孟永刚/ 钱林茂/雷明凯 • 结构强度 2:郭万林/涂善东 • 流体传动 1:杨华勇 • 成形制造10:曾 攀/钟志华/杨 合/林忠钦/赵国群/冯吉才/李元 元、苑世剑/李光耀/华林 • 加工制造及自动化 3:郭东明/黄传真/尹周平 • 测 量 4: 张文栋/张广军/蒋向前/曾理江 • MEMS 2: 黄庆安/孙立宁
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项目名称:纳米结构的新型同步辐射表征技术及若
干关键科学问题的研究
首席科学家:徐洪杰中国科学院上海应用物理研究
所
起止年限:2010年1月-2014年8月
依托部门:上海市科委
一、研究内容
本项目将在上海光源现有光束线站的基础上,发展针对纳米结构研究的新型表征技术;运用建立起来的新型同步辐射表征技术,研究纳米结构的若干关键科学问题。
研究的纳米结构主要包括有机半导体纳米结构、硅纳米结构和碳纳米结构。
以上述的关键科学问题为导向,本项目拟进行以下四个方面的研究:(1) 发展纳米结构的新型同步辐射表征技术。
在上海光源各光束线站现有的基础上,发展高空间/高时间/高能量分辨、高灵敏度,以及原位、动态的新型表征技术,重点发展针对纳米结构研究的高空间分辨X射线微聚焦技术、以及高时间分辨的同步辐射X射线实验技术(XRD、XAFS、SAXS和XEOL)。
(2) 利用新型同步辐射静态表征技术,研究有机半导体纳米结构、硅纳米结构、碳纳米结构稳态情况下的构效关系。
对有机半导体纳米单体进行综合表征;研究硅、碳纳米材料表面/界面结构与其性能的关系;研究纳米结构的量子效应与表面效应等。
(3) 利用新型同步辐射原位、动态表征技术,研究硅纳米结构与碳纳米结构非稳态情况下的构效关系。
研究硅、碳纳米材料表面/界面结构演化与其性能变化的关系;研究硅、碳纳米结构的成核与生长机制;研究外部环境与测量条件如何影响纳米结构的性能。
(4) 根据实验所得信息,从理论上研究新型同步辐射表征技术的物理机制和工作原理,对表征技术的发展提供理论支持;从理论上研究纳米结构的构效关系,给出实验结果的理论解释,对纳米结构的新现象、新规律进行理论模拟和预测。
纳米结构的新型同步辐射表征技术的研究
(1) 在现有光束线站上,研制纳米结构的原位反应与生长装置,以及测量环境控制系统。
原位反应与生长装置包括气相生长装置和液相反应装置,测量环境控制系统可以实时改变温度、压力、气体氛围、外场等测量环境条件。
(2) 在上海光源硬X射线微聚焦光束线站上,研发高空间分辨(100 nm)的X射线微聚焦技术与多种微束X射线表征技术。
(3) 在上海光源XRD光束线站上,发展高时间分辨(亚秒级)的快速XRD谱学技术。
(4) 在上海光源XAFS光束线站和软X射线谱学显微光束线站上,发展高时间分辨(亚秒级)的快速XAFS谱学技术。
(5) 在上海光源SAXS光束线站上,发展高时间分辨(亚秒级)的快速SAXS谱学技术。
(6) 在现有光束线站上,发展高时间分辨(纳秒级)的XEOL谱学技术。
利用新型同步辐射静态表征技术,研究纳米结构稳态情况下的构效关系
(1) 离线生长有机半导体纳米结构、硅纳米结构、碳纳米结构,并对其进行表面修饰或掺杂处理。
利用新型同步辐射谱学技术(XRD、XAFS、SAXS、XEOL等),系统表征这些纳米材料的电子结构,表面结构,晶相结构,电学性能以及光学性能等,研究纳米结构的尺寸效应、表面效应以及这些效应对其性能的影响。
重点研究硅纳米线、硅量子点在不同尺寸下,以及在不同表面环境与修饰条件下的电子结构和表面结构,探明硅纳米结构的各种表面态对其电子传输与发光性能的影响,从而找到调控硅纳米结构光电性能的方法。
例如,硅纳米线在不同介质里具有不同的表面活性,在水溶液和部分有机溶剂中展现出很强的表面活性,但在干燥气氛中却展现出比硅单晶更高的稳定性,而表面活性灵敏度对硅纳米传感器与光电器件来说至关重要。
因此本项目将深入研究硅纳米线在不同介质中的表面结构、电子结构、以及化学状态等,探究表面活性变化的机理。
例如利用XAFS表征硅纳米线在不同介质中表面基团的电子结构和化学态,并结合常规的表面分析技术(扫描隧道显微镜与光电子能谱等),可以获得完整的硅纳米线表面信息,从而理解表面活性变化的机理。
(2) 纳米结构集合体的表征只能得到集合体的统计平均信息,而且容易受到尺寸和形貌分布的影响,因此无法精确地反映每一个单体的结构与性能。
本项目将研究纳米单体的综合表征,以获得纳米单体结构与性能关系的准确信息。
重点研究有机半导体纳米单体,利用建立起来的100 nm空间分辨的X射线微聚焦技术,排除合成与分散过程中副产物及溶剂残留物的影响,无损伤地表征有机半导体纳米单体的结构和性能(如元素成份、相组成、电子结构、光学性能)。
研究单体结构、尺寸、形貌、官能团等因素对其电子传输与发光性能的影响,从而找到调控有机半导体纳米结构光电性能的方法。
例如利用微聚焦的X射线成像技术,聚焦。