战略性先进电子材料 rdquo重点专项Word文件下载.docx

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50%；

InN室温电子迁移率>

4000cm2/Vs；

绿光波段量子阱发光内量子效率>

蓝光波段内量子效率>

90%；

非/半极性面量子阱发光内量子效率>

核壳结构量子阱Droop效应<

10%。

Si衬底上AlGaN/GaN异质结构二维电子气室温迁移率>

2300cm2/Vs；

InAlN/GaN异质结构二维电子气室温迁移率>

2200cm2/Vs；

掌握强电场下载流子输运和热电子/热声子驰豫规律，掌握有效控制GaN基异质结构表面/界面局域态的方法，明确影响和提升电子器件可靠性的物理机制。

预期成果：

申请发明专利20项，发表论文50篇。

实施年限：

不超过5年

拟支持项目数：

1—2项

1.2面向下一代移动通信的GaN基射频器件关键技术及系统应用

研究半绝缘SiC衬底上高均匀性、高耐压、低漏电GaN基异质结构外延生长；

设计和研制高工作电压、高功率、高效率、高线性度GaN基微波功率器件；

研发低栅漏电流、低电流崩塌效应、低接触电阻GaN基器件制备工艺与提高成品率的规模制备技术及其可靠性技术；

研究高热导率封装基材与高频低损耗封装技术；

开展GaN基射频电子器件在移动通信宽带、高效率放大设备上的应用研究。

4~6英寸半绝缘SiC衬底上GaN基异质结构漏电<

10μA/mm，二维电子气室温迁移率>

2300cm2/Vs，方块电阻<

300Ω/sq；

研制出高性能的高效器件、宽带器件和超高频器件，高效器件工作频率2.6GHz、功率>

330W、效率>

70%，宽带器件工作频率1.8~2.2GHz、功率>

60%，超高频器件工作频率30~80GHz、带宽>

5GHz、脉冲功率>

10W、效率>

28%；

研制出基于GaN射频器件的高线性度功率放大器系统和多载波聚合功放系统，在移动通信基站领域实现批量应用。

形成1~2件国家/行业标准。

申请发明专利50项，发表论文30篇，带动行业新增产值20亿元。

不超过4年

有关说明：

企业牵头申报，其他经费与中央财政经费比例不低于2：

1.3SiC电力电子材料、器件与模块及在电力传动和电力系统的应用示范

1.3.1中低压SiC材料、器件及其在电动汽车充电设备中的应用示范

研究6英寸低缺陷低阻碳化硅单晶材料生长及高均匀度外延关键技术；

开展600~1700V碳化硅MOSFET器件设计仿真及制备工艺技术的研究；

突破多芯片均流等关键封装技术，实现碳化硅全桥功率模块；

研制基于全碳化硅器件的电动汽车无线和有线充电装备，并开展示范应用。

碳化硅单晶材料直径≥6英寸，微管密度≤0.5个/cm2，电阻率≤30mΩ·

cm；

实现6英寸n型外延材料，表面缺陷密度≤5cm—2、外延厚度≥200μm，实现p型重掺杂外延材料；

碳化硅MOSFET芯片容量≥1200V/100A，模块容量≥1200V/200A；

无线充电装备容量≥60kW，总体效率≥92%，有线充电装备容量≥400kW，总体效率≥96%。

打造全产业链SiC技术研发平台和产业化基地，培养一批领军型创新创业人才，申请发明专利50项，发表论文25篇，带动行业新增产值150亿元。

企业牵头申报，其他经费与中央财政经费比例不低于3：

1.3.2高压大功率SiC材料、器件及其在电力电子变压器中的应用示范

研究基于6英寸碳化硅衬底的厚膜外延技术；

开展3.3~6.5kV碳化硅MOSFET器件设计仿真及制备工艺技术的研究；

突破碳化硅器件高压封装关键技术，实现大容量碳化硅功率器件和模块；

掌握SiC器件及模块测试检验全套技术；

研制基于全碳化硅器件的电力电子变压器，并在柔性变电站中开展示范应用。

碳化硅MOSFET芯片容量≥6.5kV/25A，模块容量≥6.5kV/400A；

柔性变电站电压≥35kV，容量≥5MW。

1.4高品质、全光谱半导体照明材料、器件、灯具产业化制造技术

1.4.1高品质、全光谱无机半导体照明材料、器件与灯具产业化制造技术

研发基于蓝光LED激发多种荧光粉的全光谱白光半导体照明材料、器件、模组和灯具技术；

研发蓝、绿、黄、红四基色半导体照明材料、器件、模组和灯具技术。

在电流密度20A/cm2注入下，蓝光（455±

5nm）LED功率效率≥70%，泛绿光（490±

5nm）LED功率效率≥55%，绿光（520±

5nm）LED功率效率≥45%，黄光（570±

5nm）LED功率效率≥25%，红光（625±

5nm）LED功率效率≥55%，基于LED和荧光粉的全光谱白光显色指数≥90、流明效率≥110lm/W。

高显色指数灯具光效大于100lm/W。

形成1～2件国家/行业标准。

申请发明专利50项，发表论文30篇，带动行业新增产值200亿元。

1.4.2高效大面积OLED照明器件制备的关键技术及生产示范

研究适用于高亮度照明条件下的OLED新型材料和高效长寿命叠层器件结构；

研究高亮度大面积条件下OLED电荷输运机制、激子复合机理、发光材料和器件界面的退化机理；

研发大面积OLED照明器件制备的关键技术及应用。

在1000cd/m2条件下，OLED小面积器件光效≥200lm/W，显色指数≥80；

100×

100mm2的白光OLED面板光效≥150lm/W；

显色指数≥90，半衰寿命>

1万小时；

建成1条OLED照明生产示范线。

申请发明专利50项，发表论文30篇。

其他经费与中央财政经费比例不低于2：

1.5第三代半导体固态紫外光源与紫外探测材料及器件关键技术

1.5.1第三代半导体固态紫外光源材料及器件关键技术

面向空气和水净化、生化监测和高密度存储等应用，研究高质量高Al组分AlGaN材料外延、高效n/p型掺杂和量子阱结构发光特性调控技术；

研究AlGaN基深紫外LED芯片的结构设计、关键制备技术及出光模式，实现高光功率、低工作电压的有效方法；

研究深紫外LED芯片的先进封装技术及关键材料，实现低热阻、高可靠性、高光提取效率的深紫外LED器件；

研究AlGaN基紫外激光二极管的结构设计和关键制备技术。

研制出发光波长<

280nm的深紫外LED，100mA电流下光功率>

30mW；

面向空气、水资源等净化应用，开发出3～5种深紫外光源模组、产品及应用示范；

研制出波长<

260nm的电子束泵浦深紫外光源，输出功率>

150mW；

实现UVB波段激光二极管的电注入激射，UVA波段激光二极管实现峰值脉冲功率>

20W。

申请发明专利25项，发表论文15篇。

1.5.2第三代半导体紫外探测材料及器件关键技术

面向量子信息、医学成像、深空探测和国防预警等应用，研究高增益、低噪音AlGaN基日盲雪崩光电探测器、SiC紫外单光子探测器及多元成像器件的材料外延、结构设计、关键制备技术、结终端技术和单光子测试方法；

研究紫外单光子探测器件的驱动和读出电路。

研制出室温下单光子探测效率>

10%、暗计数率<

3Hz/µ

m2的紫外单光子探测器及多元成像器件；

实现雪崩增益>

105、临近雪崩点暗电流<

1nA的日盲雪崩光电探测器。

2.新型显示

2.1印刷显示新型材料及显示视觉健康研究

2.1.1新型发光材料与器件

研究新一代有机发光材料、主体材料的设计及其制备，研究新概念显示器件发光与显示机理，研究新型器件结构优化设计，研究喷墨印刷、薄膜封装等器件工艺开发，建立材料与器件表征测试、检测评价体系，构建新一代显示材料与技术知识产权体系。

新一代有机发光材料红光效率≥25cd/A、1000cd/m2下半衰寿命≥1.5万小时，绿光效率≥75cd/A、1000cd/m2下半衰寿命≥2万小时，蓝光效率≥12cd/A、1000cd/m2下半衰寿命≥3千小时。

申请发明专利7项，发表论文20篇。

2.1.2印刷TFT材料与器件

研究印刷TFT的半导体、绝缘层和电极材料，研究载流子输运和调控机制。

研究印刷TFT薄膜制备和窄线宽电极制备工艺，优化印刷TFT器件结构和制备工艺，研究印刷TFT的光电稳定性，研制高迁移率、高开关比的印刷TFT器件。

印刷TFT阵列阈值电压<

2V，电流开关比≥107，迁移率≥15cm2/Vs。

申请发明专利7项，发表论文15篇。

2.1.3新型显示视觉健康研究

研究显示器件光电参数、显示图像内容属性、观看条件与观看者视功能、脑电信号、生理参数、心理反应的作用和影响规律，研究视觉疲劳的形成机制，从心理与生理角度探索显示与视觉健康机理。

开发显示视觉健康测量仪器设备，建立显示视觉健康的评价方法和测量规范。

揭示显示器件光电特性与人眼视觉健康的关系与机理，完成显示器件视觉健康评价技术和测试规范，形成3件国家/行业标准。

申请发明专利6项，发表论文15篇。

2.2印刷显示关键材料与器件工艺及开发平台

2.2.1印刷OLED显示关键材料技术

研究印刷OLED显示关键材料，开发可溶红色磷光材料体系、绿色磷光材料体系、可溶蓝色荧光材料体系，开发可溶可固化空穴传输材料、高性能电子传输材料和印刷电极材料，开展相应的器件结构优化设计。

印刷OLED红光效率>

18cd/A、绿光效率>

60cd/A、蓝光效率>

8cd/A，在1000cd/m2亮度下的半衰寿命红色>

2万小时、绿色>

3万小时、蓝色>

5千小时。

申请发明专利15项，形成创新创业团队2个。

2.2.2印刷OLED显示技术集成与研发公共开放平台

研究印刷OLED显示的多层薄膜印刷与图形化工艺，研究印刷OLED墨水（INK）技术，研究印刷OLED器件阵列结构设计，开发彩色OLED器件喷墨印刷制作工艺和封装工艺。

建设G4.5印刷显示工艺研发公共开放平台。

印刷OLED显示尺寸>

30英寸，分辨率3840×

2160，亮度>

250cd/m2，寿命>

1万小时。

2.2.3电子纸显示关键材料与器件

研究印刷电子纸显示关键材料。

研究高反射率三基色电子纸显示的关键材料、显示油墨、双稳态显示稳定性，开发电极材料及印刷型显示功能层的制作技术，有源彩色电子纸显示器件的结构设计、制备工艺、驱动电路、封装材料及柔性电子纸显示面板制作等关键技术。

电子纸显示器尺寸6~10英寸，分辨率>

200dpi，驱动电压<

15V，响应时间<

100ms，彩色显示色域>

35%NTSC，功耗<

30mW/英寸，寿命>

申请发明专利25项，形成创新创业团队2个。

2.3量子点发光显示关键材料与器件研究

研究高光效低成本红、绿、蓝量子点材料及新一代无镉量子点材料制备技术，研究高性能载流子注入传输材料制备技术，研究适合印刷工艺的量子点分散核心工艺和量子点INK体系，突破量子点INK的调控技术。

研究量子点电致发光显示器件结构优化设计技术，开发全彩印刷QLED器件制作工艺与封装工艺，开展工程化探索，形成核心专利布局。

印刷QLED红光材料、绿光材料和蓝光材料半峰宽分别<

30nm、<

30nm和<

25nm，发光效率分别>

18cd/A、>

70cd/A和>

7cd/A，在1000cd/m2下半衰寿命分别>

1万小时、>

1万小时和>

3千小时，成果须应用到后续器件工艺项目中。

印刷QLED器件尺寸>

250cd/m2，显示色域>

100%NTSC，寿命>

形成3件国家/行业标准。

申请发明专利75项，发表论文20篇。

2.4面向激光显示的关键材料与技术基础研究

2.4.1面向激光显示的三基色半导体激光器（LD）关键材料与技术基础研究

研究面向激光显示的量子阱材料受激辐射机理及谐振腔中电子和光子相互作用机制，设计三基色半导体激光器结构，研究应变、掺杂、极化、偏振、模场等控制机制；

研究激光器时域/频域/空域调控的限域谐振腔设计；

研究材料生长动力学过程，p型掺杂及补偿机理、波导层的缺陷及吸收损耗抑制，降低激射阈值，提高发光效率；

研究激光器侧壁及腔面的钝化机制、大电流密度下欧姆接触的热学问题，建立激光器失效模型，提高寿命。

蓝、绿光LD材料吸收损耗<

10cm-1，p-AlGaN电阻率<

2Ω·

cm，p型电极比接触电阻率<

2×

10-5Ω·

cm2，红光（640nm）T0>

90K。

申请发明专利30项，发表论文30篇。

2.4.2面向三基色LD激光显示整机关键技术基础研究

研究激光显示整机综合设计理论；

研究激光相干性与散斑效应的量效关系；

研究双高清大色域视频信号的获取、编/解码及数字压缩等原理和方法。

提出超高清激光显示整机理论解决方案，色域覆盖率>

160%NTSC，显示分辨率≥4K，能效超过15lm/W，支撑激光显示共性关键技术获得突破性进展。

2.5激光显示整机研发及表征评估

双高清/大色域的整机系统设计；

高效能光源模组、驱动及热管理技术；

实时白平衡控制及色温调控技术；

实用化消散斑及匀场照明技术与器件；

高性能超短焦距镜头设计及相关材料与加工等关键技术；

高性能光学微结构投影屏幕材料设计与屏幕制备技术；

激光显示高画质图像的颜色管理、带宽压缩及虚拟色彩等技术及软硬件平台；

低压驱动快响应液晶分子材料设计与制备技术研究；

研制综合性能表征测试平台，在开展整机研制优化的基础上对激光显示关键材料与器件进行定量表征与评估，建立光电性能退化机理模型，解决激光显示寿命问题；

开展激光显示标准化研究。

光源模组功率>

50W，效率>

25%；

色温6500K可调；

超高清镜头投射比≤0.21；

屏增益>

1.3，视角>

160度；

照明均匀性>

90%、光效≥90%；

散斑对比度<

4%；

双高清/大色域4K/10bit视频图像编解码；

液晶响应速度<

2ms，驱动电压<

10V；

整机亮度>

4000lm，对比度>

5000：

1，色域覆盖率≥160%NTSC，分辨率3840×

2160，电光效率>

13lm/W，整机寿命≥2万小时。

制定激光显示技术标准1件。

形成创新创业团队5个，申请发明专利100项。

3.大功率激光材料与器件

3.1大功率激光材料与器件中基础科学问题研究

研究大尺寸、低损耗系数、波前畸变小的激光晶体材料的生长机理及改进方法；

研究适用于激光芯片及晶体冷却的室温膨胀系数小、导热率高的散热材料，探索超高热流密度下的新型多效耦合散热机制；

研究新型高转换效率、抗潮解的非线性激光晶体材料的生长技术及膜系损伤机理与抑制方法；

探索钛宝石超快激光器新型泵浦方式。

Nd：

YAG晶体尺寸≥Φ150×

200mm，Yb/Nd：

CaF2晶体尺寸≥Φ200×

50mm，波前畸变≤0.1λ/英寸。

晶体/芯片测温及控温精度≤0.1℃，1kW负荷散热装置体积≤0.2m3。

LBO晶体尺寸≥200×

200×

10mm3，YCOB晶体尺寸≥150×

150×

10mm3，薄膜损伤阈值≥3GW/cm2，实现高效抗潮解266nm非线性晶体；

KBBF晶体165nm透过率≥35%，器件尺寸≥24×

6×

2mm3，实现波长155—170nm的宽调谐深紫外激光器。

二极管直接泵浦钛宝石超快激光器输出功率≥5W。

申请发明专利30项，发表论文60篇。

3.2大功率光纤激光材料与器件关键技术

研究大模场高增益双包层光纤制备技术、高浓度稀土离子均匀掺杂控制技术、光纤暗化机制及抑制技术、光纤老化与损伤机理及控制技术；

高亮度半导体激光泵浦源光纤耦合技术、高损伤阈值的光纤光栅与光纤合束器、高功率包层功率剥离器等制备技术；

高光束质量半导体激光器及光子晶体激光器技术；

百瓦级单频光纤激光器关键技术。

制备出可承受万瓦级高功率的高增益大模场光纤，单臂承受功率≥2kW的光纤合束器，衰减系数≥50dB的千瓦级包层功率剥离器；

功率≥2kW@9xxnm、光纤直径200µ

m、NA为0.22的光纤耦合半导体激光泵浦源，功率≥10W、发光面积1×

50µ

m2、寿命≥2万小时的高亮度半导体激光芯片；

亮度≥100MW/cm2/Sr的光子晶体激光器；

线宽<

10kHz的百瓦级单频光纤激光器。

申请发明专利50项，发表文章20篇。

不超过3年

4.高端光电子与微电子材料

4.1低维半导体异质结构材料及其关键技术

4.1.1低维半导体异质结构材料及光发射器件研究

研究低维半导体异质结构材料的外延生长技术，研究高速直调可调谐激光器、无制冷高速直调激光器、中远红外及THz半导体激光器、量子点激光器、微腔激光器的材料生长、结构设计、能带调控以及腔模控制和选模机制；

研究激光材料与器件失效机理，提高器件工作稳定性及服役寿命。

研制出无制冷直接调制速率≥25Gb/s的激光器，直接调制速率≥10Gb/s、波长调谐范围≥15nm的可调谐激光器，室温连续激射输出功率>

600mW、波长8～14µ

m的红外激光器；

实现其在低能耗、高带宽的接入网/传输网及空间通信中的应用。

4.1.2低维半导体异质结构材料及光探测器件研究

开展Ⅲ—V化合物半导体多波段光电探测器材料与器件研究，包括高性能短波面阵探测器、双色量子阱焦平面探测器、锑化物中长波窄带双色红外探测器、长波及甚长波锑化物探测器、APD焦平面成像探测器、碲锌镉探测器材料与面阵、多波长高速光探测器等核心器件的外延材料生长、结构设计、器件工艺。

2.5µ

m波长1024×

1024室温探测器D*≥5×

1011cm·

Hzl/2·

W-1；

640×

512双色量子阱红外探测器D*≥1×

1010cm·

8～20µ

m波长320×

256锑化物探测器，工作温度≥77K，D*≥1×

1.55µ

m波长32×

32APD探测器，盖革模式光子探测效率≥15%，线性模式增益≥100、增益非均匀性≤30%；

碲锌镉探测器面阵能量分辨率≤1.5%；

波导型光探测器速率≥25Gb/s，响应度≥0.8A/W；

APD器件增益带宽积≥200GHz。

4.1