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本發(fā)明公開(kāi)了一種氧化鋅納米纖維同質(zhì)P-N結(jié)器件及其制備方法，屬于納米材料和半導(dǎo)體器件領(lǐng)域。采用靜電紡絲技術(shù)進(jìn)行二次紡絲，形成交叉結(jié)構(gòu)納米纖維P-N結(jié)氧化鋅半導(dǎo)體，制備方法簡(jiǎn)單，成本較低，適宜批量生產(chǎn)，由此方法制得的含有交叉結(jié)構(gòu)納米纖維P-N結(jié)的氧化鋅納米纖維同質(zhì)P-N結(jié)器件具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、性能穩(wěn)定可靠、實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

1. 痛點(diǎn)問(wèn)題 目前硅基太陽(yáng)能電池占據(jù)著太陽(yáng)能電池的主導(dǎo)地位，其中單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率已可以達(dá)到25%左右，但它們需要比較多的單晶硅材料，生產(chǎn)成本高。而對(duì)于多晶硅，由于缺陷較多，轉(zhuǎn)換效率比較低。III-V族材料轉(zhuǎn)換效率高，但是材料和生產(chǎn)成本居高不下，難以推廣使用。雖然可以利用納米柱陣列來(lái)提高光吸收能力及減少材料成本，但是由于納米柱結(jié)構(gòu)具有很大的表面積，載流子較大的表面復(fù)合嚴(yán)重影響著器件的性能，而且需要昂貴的設(shè)備生長(zhǎng)徑向異質(zhì)結(jié)和控制摻雜濃度。 2. 解決方案 本項(xiàng)目提出一種磷化銦納米柱徑向同質(zhì)結(jié)陣列結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單制備方法，目前已完成高效太陽(yáng)能電池驗(yàn)證和原型器件的制備，另還有可見(jiàn)光探測(cè)器等在研。 本方法是在磷化銦納米柱制備過(guò)程中，利用刻蝕氣體中加入氫氣，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)了磷化銦納米柱陣列和徑向同質(zhì)結(jié)的制備，通過(guò)控制刻蝕時(shí)間及氫氣含量，精確控制磷化銦表面摻雜濃度及深度，相比于其他生長(zhǎng)徑向同質(zhì)結(jié)的方法，本方法設(shè)備簡(jiǎn)單，制備效率高。在降低成本方面，納米柱結(jié)構(gòu)相比于平面結(jié)構(gòu)具有更好的陷光效應(yīng)，只需使用少量的材料便可以實(shí)現(xiàn)高效光吸收。 合作需求 本項(xiàng)目下一步發(fā)展需求主要集中在與太陽(yáng)能電池相關(guān)企業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品合作，優(yōu)化和固定產(chǎn)品制作工藝流程，降低生產(chǎn)成本。其次是資本投資、政府政策等方面的扶持。需要的外部資源主要是產(chǎn)業(yè)的工程化和市場(chǎng)資源。

本項(xiàng)目提出并發(fā)展了通用的硅基二維半導(dǎo)體材料范德華外延技術(shù), 實(shí)現(xiàn)了多種層狀和非層狀半導(dǎo)體材料的二維薄膜可控生長(zhǎng)，解決了傳統(tǒng)外延方法中存在的晶格失配、熱失配等多物理失配技術(shù)難題，開(kāi)辟了非層狀材料在二維電子器件領(lǐng)域的研究新方向。 一、項(xiàng)目分類(lèi) 重大科學(xué)前沿創(chuàng)新 二、成果簡(jiǎn)介 基于新材料、新架構(gòu)的硅基高密度集成信息功能器件的自主發(fā)展是國(guó)家重大戰(zhàn)略需求。本項(xiàng)目圍繞新型低維半導(dǎo)體材料的大規(guī)模可控制備、物性調(diào)控及其電子、光電器件展開(kāi)系統(tǒng)研究，主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)有： 一、二維半導(dǎo)體材料及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)的大規(guī)模可控制備。本項(xiàng)目提出并發(fā)展了通用的硅基二維半導(dǎo)體材料范德華外延技術(shù), 實(shí)現(xiàn)了多種層狀和非層狀半導(dǎo)體材料的二維薄膜可控生長(zhǎng)，解決了傳統(tǒng)外延方法中存在的晶格失配、熱失配等多物理失配技術(shù)難題，開(kāi)辟了非層狀材料在二維電子器件領(lǐng)域的研究新方向。在晶圓級(jí)二維半導(dǎo)體材料的基礎(chǔ)上構(gòu)建出大規(guī)模的二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)，得到了具有高可靠性和穩(wěn)定性的集成器件。相關(guān)成果發(fā)表在Science Advances、Advanced Materials等國(guó)際知名刊物上，共計(jì)40余篇，授權(quán)專(zhuān)利16項(xiàng)；與中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所等合作，成功實(shí)現(xiàn)了非層狀GaN在大失配硅基襯底上的高質(zhì)量外延，為第三代半導(dǎo)體的硅基集成提供了新的技術(shù)路線(xiàn)。 二、基于低維半導(dǎo)體材料的高靈敏光電器件。本項(xiàng)目通過(guò)發(fā)展高質(zhì)量硫族半導(dǎo)體的外延生長(zhǎng)新工藝，系統(tǒng)研究了MoTe2、PbS、CdTe等30余種二維半導(dǎo)體材料的光電性質(zhì)，極大地拓展了傳統(tǒng)的半導(dǎo)體光電材料體系；首次提出一種橋接的異質(zhì)結(jié)構(gòu)筑方式，大大降低了范德華間隙引入的光生載流子注入勢(shì)壘，獲得了高性能二維異質(zhì)結(jié)光電器件；發(fā)展了納米線(xiàn)場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件表面修飾方法，調(diào)節(jié)晶體管特性為強(qiáng)增強(qiáng)型，利用這種設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了“鎖鑰”式高選擇性、高靈敏度氣體檢測(cè)器件。本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了從深紫外區(qū)到中遠(yuǎn)紅外區(qū)的寬波段高靈敏度檢測(cè)，相關(guān)成果發(fā)表在Science Advances、ACS Nano等國(guó)際知名刊物上，共計(jì)30余篇，授權(quán)專(zhuān)利6項(xiàng)。 三、后摩爾時(shí)代新型低維電子信息器件。本項(xiàng)目基于低維半導(dǎo)體材料及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)的物性調(diào)控，首次提出了二維半導(dǎo)體材料中的“增強(qiáng)陷阱效應(yīng)”物理模型，實(shí)現(xiàn)了高性能的亞帶隙紅外探測(cè)器和非易失性光電存儲(chǔ)器；利用雙極性溝道中橫向載流子分布的特定電場(chǎng)依賴(lài)性，在二維黑磷晶體管中實(shí)現(xiàn)了室溫負(fù)微分電阻特性；通過(guò)構(gòu)筑亞5 nm溝道二維鐵電負(fù)電容晶體管，使得亞閾值擺幅突破玻爾茲曼物理極限，有效降低了器件能耗；創(chuàng)新性的提出多層二維范德華非對(duì)稱(chēng)異質(zhì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了器件高性能與多功能的集成，器件性能為當(dāng)時(shí)最高指標(biāo)；發(fā)展了新型存算一體架構(gòu)電子器件技術(shù)，首次演示了兼具信息存儲(chǔ)和處理能力的二維單極性憶阻器，有望突破當(dāng)前算力瓶頸，提供集成電路發(fā)展的新途徑。相關(guān)成果發(fā)表在Nature Electronics、Nature Communications等國(guó)際知名刊物上，共計(jì)60余篇，授權(quán)專(zhuān)利7項(xiàng)。

本發(fā)明公開(kāi)了一種非易失性高密度三維半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，該存 儲(chǔ)器件由芯殼型納米線(xiàn)作為 NAND 串組成，所述 NAND 串垂直于襯 底。利用芯殼型納米線(xiàn)作為 NAND 串制作存儲(chǔ)器件，不僅使器件的結(jié) 構(gòu)更加簡(jiǎn)單，也減少了原有器件制作過(guò)程中復(fù)雜的制造工藝步驟，簡(jiǎn) 化了制備過(guò)程，對(duì)降低制造成本有積極作用

云母鈦珠光顏料是20世紀(jì)80年代由日本，法國(guó)等國(guó)家的學(xué)者開(kāi)發(fā)成功的高檔顏料產(chǎn)品，顏料粒子是片狀，粒徑一般為10－6um，每個(gè)粒子都具有層狀結(jié)構(gòu)，即云母片夾在兩層TiO2包覆層之間，它們之間沒(méi)有任何粘附劑，TiO2的晶型為金紅石型。云母鈦珠光原料的外觀為銀白色粉末，折射率為2.4－2.6，相對(duì)密度為3.7。無(wú)毒，耐光，耐熱，耐化學(xué)腐蝕，不易燃，不導(dǎo)電。顏料的珍珠光澤金額干涉色的差異與產(chǎn)品的粒度大小，粒度分布及TiO2的含量有關(guān)，粒子顆粒較粗時(shí)具有類(lèi)似金屬的閃爍效果，粒子較細(xì)小時(shí)，具有類(lèi)似絲綢的柔和光澤。TiO2含量較低（約為10－20％），即色膜層較薄時(shí)，其發(fā)射色是白色，銀白色或珍珠色；含量較高即色膜層較厚時(shí)，其發(fā)射色為各種顏色的干涉色，或?yàn)榻鹕驗(yàn)榧t色，藍(lán)色或綠色。色澤鮮艷，幻彩繽紛，閃爍無(wú)窮，美觀無(wú)限。云母鈦珠光顏料主要用于塑料，橡膠，涂料，化妝品等高檔商品的生產(chǎn)中，為產(chǎn)品提供柔和多變的色彩，使產(chǎn)品更具高貴華麗。在轎車(chē)面漆生產(chǎn)中加入本產(chǎn)品可增加汽車(chē)漆面的耐候性和潔亮的光澤，延長(zhǎng)使用壽命；在高檔化妝品中使用，使產(chǎn)品無(wú)毒，色彩穩(wěn)定和潔膚潤(rùn)滑之功能；在橡膠，塑料中使用，還能使產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性顯著提高

利用修飾有線(xiàn)粒體靶向肽的氧化鐵磁納米粒子與修飾有β-環(huán)糊精的透明質(zhì)酸構(gòu)筑了一種超分子納米纖維。該超分子納米纖維可以經(jīng)由光照或磁場(chǎng)（甚至包括很弱的地磁場(chǎng)）調(diào)控其形貌轉(zhuǎn)換。無(wú)論是體內(nèi)還是體外條件下，由于透明質(zhì)酸受體在腫瘤細(xì)胞表面過(guò)表達(dá)，該超分子納米纖維可以高效靶向腫瘤細(xì)胞，并且經(jīng)過(guò)地磁場(chǎng)的導(dǎo)向聚集，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞線(xiàn)粒體功能障礙和細(xì)胞間聚集，從而特異性抑制體內(nèi)腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移。該超分子納米纖維可以作為一種方便的工具，不僅可以加深對(duì)動(dòng)態(tài)或刺激響應(yīng)性生物事件的理解，而且可以促進(jìn)用于腫瘤治療的生物材料的設(shè)計(jì)和發(fā)展。

徐光憲，男，1920年11月生于浙江省紹興市，北京大學(xué)教授，1980年被增選為中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員，是我國(guó)著名的化學(xué)家和教育家。由教育部推薦。

太陽(yáng)能作為一種潔凈和相對(duì)易于獲取的能源在未來(lái)的動(dòng)力產(chǎn)品中將占有越來(lái)越大的比份。如何發(fā)展高光電能量轉(zhuǎn)換效率、高可靠性和低成本的太陽(yáng)能電池是目前太陽(yáng)能利用領(lǐng)域所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。相對(duì)于第一代和第二代太陽(yáng)能電池(轉(zhuǎn)換效率<<50％)，各國(guó)科學(xué)家紛紛研究不同的應(yīng)用于第三代太陽(yáng)能電池的新材料和新結(jié)構(gòu)，目標(biāo)是使光電轉(zhuǎn)換效率大于5 0％。近年來(lái)，一種具有微、納米量級(jí)特殊結(jié)構(gòu)的光伏材料成為太陽(yáng)能電池的研究熱點(diǎn)。利用飛秒脈沖激光在極短的持續(xù)時(shí)間內(nèi)激發(fā)出極大的峰值能量，其在硅片的相互作用過(guò)程中具有很強(qiáng)的非線(xiàn)性效應(yīng)，聚焦燒蝕硅表面很小的一塊面積，形成規(guī)則排列的微納米結(jié)構(gòu)。這種微納米結(jié)構(gòu)由于表面積增大，對(duì)入射光波有很大的吸收，且對(duì)光的敏感性提高了數(shù)百倍，這些性質(zhì)對(duì)我們提高光電轉(zhuǎn)換效率具有很大的指導(dǎo)意義。這種材料與本底未處理材料的性質(zhì)相比，材料帶隙減小，對(duì)光的敏感性提高了數(shù)百倍，這使得其對(duì)波長(zhǎng)為250—2500 nm的入射光波有大于90％的吸收；另外，黑硅比傳統(tǒng)材質(zhì)的硅的比重低。這些奇特的光電和物理性質(zhì)能進(jìn)一步提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)光吸收效率，激子光量子效率，化學(xué)電勢(shì)效率以及填充因子計(jì)算總的光電轉(zhuǎn)換效率，普通硅基太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率只有1 5％，而基于微納結(jié)構(gòu)光伏材料的太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率可望達(dá)到50%-60%。 針對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展在太陽(yáng)能光伏技術(shù)方面的重大需求，發(fā)展利用超短脈沖激光制備具有優(yōu)異光電轉(zhuǎn)化效率的微納結(jié)構(gòu)光伏材料的新方法，以及通過(guò)探測(cè)光伏材料中非平衡載流子的能帶結(jié)構(gòu)及微分負(fù)電導(dǎo)等特性，探知光伏材料的光電轉(zhuǎn)換效率，從而篩選出轉(zhuǎn)換效率較高的微納結(jié)構(gòu)光伏材料，最終在發(fā)展新型、高效太陽(yáng)能電池的新原理和新技術(shù)方面取得創(chuàng)新性突破，為我國(guó)研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效第三代光伏電池打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

光學(xué)頻率梳是具有確定梳齒頻率間隔的光頻標(biāo)尺，在精密測(cè)量中發(fā)揮了極為重要的作用。近年來(lái)，一種基于光學(xué)微腔的新型芯片級(jí)光梳取得了突破性進(jìn)展，其具備體積小、功耗低、精度高等優(yōu)勢(shì)，大大拓寬了傳統(tǒng)桌面級(jí)精密光源的應(yīng)用場(chǎng)景。目前，這種芯片級(jí)光梳已在超快激光雷達(dá)、光學(xué)頻率合成、大容量相干光通信和精密光譜學(xué)等方向上展現(xiàn)了巨大潛力，因而對(duì)基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用都具有重要意義。然而，單個(gè)微腔光梳能夠覆蓋的光譜范圍往往被色散以及收集效率限制，從而阻礙了其在光學(xué)原子鐘、類(lèi)地行星探尋、生物成像等重要領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。