2018年戰略性先進電子材料重點專項將獲 1.77 億國撥經費支持！

日前，科技部公布了《“戰略性先進電子材料”重點專項2018年度項目申報指南》，根據指南，2018 年在 4 個技術方向啟動 5 個研究任務，擬支持12-24 個項目，擬安排國撥經費總概算為 1.77 億元。

以下是5個研究任務的研究內容和考核指標

1.第三代半導體新結構材料和新功能器件研究

1.1 超寬禁帶半導體材料與器件研究（基礎研究類）

研究內容：開展金剛石、氧化鎵、氮化硼等超寬禁帶半導體單晶襯底和外延材料的生長、摻雜、缺陷控制和光電性質研究；開展材料加工和器件制備的關鍵工藝研究；開展基于上述超寬禁帶半導體材料的高性能器件研制。

考核指標：金剛石半導體單晶襯底和外延材料直徑≥2 英寸、X 射線搖擺曲線衍射峰半高寬≤50 arcsec、方均根表面粗糙度≤1nm，摻雜金剛石 p 型空穴濃度≥1×10¹⁸ cm^-3、n 型電子濃度≥1×10¹⁶ cm^-3，非摻雜金剛石室溫電子和空穴遷移率分別為 3000cm²/V·s 和 2500 cm²/V·s，研制出金剛石原型電子器件和深紫外光電器件；氧化鎵單晶材料直徑≥3 英寸，位錯密度≤104 cm^-2，研制出氧化鎵金屬—氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）器件，擊穿電壓≥1000 V，導通電阻≤2 m?·cm²；制備出高質量氮化硼外延薄膜，研制出波長≤230 nm 的氮化硼深紫外光電探測器，器件開關比≥5×10³。申請發明專利 15 項，發表論文 20 篇。

1.2 氮化物半導體新結構材料和新功能器件研究（基礎研究類）

研究內容：研究氮化物半導體低維量子結構的可控制備，基于量子點結構的單光子發射器件；研究氮化物半導體子帶躍遷量子阱結構的外延生長和紫外、紅外雙色探測器件；研究氮化物半導體太赫茲發射和探測器件；研究氮化物半導體自旋性質及自旋場效應晶體管。
考核指標：實現基于氮化物半導體量子結構的光泵浦紫外或藍光波段室溫工作單光子源，二階相關度≤0.3；氮化鎵（GaN）基3-5 μm 紅外探測器件工作溫度≥77 K，實現紫外紅外雙色探測器件的單片集成；實現≥0.3 THz 室溫工作的 GaN 基太赫茲發射和探測器件，發射器件輸出功率≥8 μW；實現氮化物半導體自旋場效應晶體管原型器件，自旋注入效率≥8%。申請發明專利15 項，發表論文 20 篇。

1.3 第三代半導體新型照明材料與器件研究（基礎研究類）

研究內容：研究激光照明用第三代半導體激光器；研究適用于激光大功率密度激發的熒光材料，研制激光照明光學系統和應用產品；研究基于單芯片技術的全光譜白光照明材料和器件；開展非晶襯底、石墨烯等插入層上高質量氮化物半導體的外延生長研究和器件研制；開展基于新型有機無機鈣鈦礦材料的高效 LED研究。
考核指標：實現激光暖白光照明（3000K）到冷白光照明（6000K）范圍內的色溫可調，顯色指數達到 85，開發出車用激光照明等應用產品；單芯片全光譜白光器件效率≥100 lm/W，顯色指數達到 90；基于新型非晶襯底的氮化鎵基 LED 芯片內量子效率≥40%；鈣鈦礦 LED 亮度≥105 cd/m²，外量子效率≥20%。申請發明專利 20 項，發表論文 15 篇。

2.三基色激光顯示生產示范線

2.1 三基色激光顯示整機生產示范線（典型應用示范類）
研究內容：設計三基色激光顯示整機生產示范線流程，開展工藝、裝備和檢測等工程化開發。示范線包括：整機關鍵工藝設備設計與開發；高效能激光驅動系統自動化檢測技術及平臺；激光顯示散斑等多種干擾的檢測技術與設備開發；視頻信號保真度響應的自動化測試系統及平臺。
考核指標：建成三基色激光顯示整機生產示范線，產能達到：三基色激光顯示整機 10 萬臺/年，生產合格率≥90%， 其中 100英寸級高清三基色激光電視，色域≥160% NTSC，成本＜5 萬元，激光工程投影機最高光通量＞105 lm。

2.2 三基色激光二極管（LD）材料與器件生產示范線（典型應用示范類）

研究內容：設計適用于激光顯示的三基色 LD 材料與器件生產示范線流程，開展批量生產技術研究。示范線包括：材料制備、結構設計與外延生長、芯片制備與器件封裝、在線檢測與老化篩選；研究生產示范線貫通過程中 LD 各關鍵工藝技術的導入、銜接、匹配、優化和拓展技術，批量生產狀態下 LD 產品一致性、穩定性和重復性的可控制備技術，提高產品的成品率和降低產品的生產成本。

考核指標：建成用于激光顯示的三基色 LD 材料與器件生產示范線，450 nm 波段藍光、520 nm 波段綠光以及 640 nm 波段紅光半導體激光器產能示范達到 5000 萬支/年規模，生產合格率：藍光 LD≥50%、綠光 LD≥30%、紅光 LD≥70%。生產成本分別降到藍光 LD 每瓦 25 元以下、綠光 LD 每瓦 120 元以下、紅光 LD 每瓦 28 元以下。

3.激光材料與器件在精密檢測、激光劃片及醫療領域的應用

3.1 激光材料與器件在精密檢測領域的應用示范（典型應用示范類）

研究內容：開展激光精密檢測技術研究，研究高精度鐵軌障礙物激光測量新方法，開展鐵軌障礙物激光監測報警系統在鐵軌檢測領域的應用示范研究。開展障礙物及疑似障礙物包括落石、樹枝、草團、動物、行人、列車等的智能分析判斷研究，探索其對行車安全造成威脅的障礙物判斷算法，研制能夠滿足各種氣象條件且實現長期值守、自動發現線路障礙物，能夠對過往列車提供預警信息的自動化監測系統。
考核指標：激光監測系統，系統工作環境溫度：-45 ℃～65 ℃；系統工作最大相對濕度≥80%；角度分辨率≤0.1°，距離定位精度優于±10 cm，準測率≥99%，鋼軌最大監控距離≥100 m（50mm×50 mm 目標），虛警率≤3%，漏報率=0，申請發明專利 5 項。

3.2 激光材料與器件在激光劃片領域的應用示范（典型應用示范類）

研究內容：開展超短脈沖激光與半導體晶片材料的作用機制研究，開發用于硅、碳化硅、藍寶石等材料的激光隱形切割系統，開展高速自動對焦及動態焦點補償技術研究；開展智能化厚度跟蹤切割技術研究；開展超短脈沖激光動態光束整形技術與多焦點聚焦光斑光學設計系統研究；實現超短脈沖激光在半導體晶片劃片中的應用示范研究。
考核指標：開發出激光隱形切割系統，可實現硅、SiC、藍寶石等材料的隱形切割，劃片精度優于 3μm、劃片速度≥500mm/s，動態直線度<±0.5 μm，動態平面度≤±0.5 μm，可在光軸方向形成 2 個以上可變焦點，且可變焦點聚焦能量和能量分布可調。申請發明專利 5 項以上。

3.3 激光材料與器件在醫療領域的應用示范（典型應用示范類）

研究內容：開展基于特種激光光源的腫瘤和血管疾病的靶向光動力診治研究，開展腫瘤和血管疾病的靶向光動力精準治療一體化的臨床應用示范研究；發展高峰值功率鉺激光調 Q 技術，提供降低激光消融牙硬組織過程中熱損傷的技術方法，開展鉺激光牙科治療的應用示范。
考核指標：腫瘤靶向激光波長 400 nm 波段和 630 nm 波段，光斑（Φ100 mm）能量密度不均勻性≤±5%，治療早期腫瘤有效率≥90％，治療中晚期腫瘤有效率≥60％；用于眼科及皮膚科的血管靶向激光波長 510 nm、輸出功率 10 W，光斑（Φ100 mm）能量密度不均勻性≤±5%，治療有效率≥98％；用于牙科治療的鉺激光峰值功率≥300 kW，脈寬≤150 ns，重頻≥50 Hz，激光消融牙本質熱損傷范圍≤40 μm。申請發明專利 10 項。

4.大功率激光器在風電軸承表面強化、激光清洗等領域的應用示范

4.1 大功率激光器在大型軸承表面強化中的應用示范（典型應用示范類）
研究內容：開展金屬粉末材料在熔凝過程中的物理化學過程研究，開展高性能鋼材料激光熔覆過程中綜合力學性能演變機制研究；開展激光致金屬材料表面相變過程研究，開展大功率光纖耦合半導體激光表面強化在風電軸承領域的應用示范。
考核指標：研制出大功率激光表面強化應用裝備，直徑≥3 m的超大型風電主軸軸承激光淬火變形≤0.3 mm，淬火寬度≥100mm，實現 5-8 MW 風機主軸軸承應用示范；單道激光熔覆厚度≥3 mm，稀釋率≤5%，熱影響區深度≤0.5 mm，基體變形≤1mm/100 mm。申請發明專利 10 項以上。

4.2 大功率激光清洗裝備應用示范

研究內容：開展柔性傳輸短脈沖激光逐層去除飛機蒙皮涂層的機理研究，開展短脈沖激光與涂層材料的相互作用的熱效應研究，開展移動式高峰值功率準連續激光清洗裝備研究及在飛機蒙皮涂層逐層清洗領域的應用示范。
考核指標：研制出大功率激光清洗應用裝備，工作距離>20 m, 飛機蒙皮單層清洗速度≥5 m2/h，基材表面保護性氧化膜無損傷，單層清洗厚度≥100μm,精度≤±20μm，清洗后單位面積表面殘留物≤5%，去除過程中基材瞬間溫度≤80℃。申請發明專利 10 項。

5.高密度存儲集成技術

5.1 高密度新型存儲器材料及器件集成技術研究（共性關鍵技術類）

研究內容：研究高密度新型存儲器材料、結構單元與陣列制造的關鍵工藝技術，包括存儲單元與互補金屬氧化物半導體（CMOS）電路的匹配互連和集成、芯片外圍電路設計、封裝和測試等關鍵技術；研究不同存儲器件的尺寸效應、微縮性能、三維存儲陣列的集成工藝；研究新型存儲器材料與器件的熱穩定性和可靠性；研究陣列的讀、寫、擦操作方法，優化控制方法與電路結構；研制高密度存儲芯片，并對其存儲性能進行驗證。
考核指標：實現與 CMOS 工藝兼容的高密度存儲器集成工藝；解決高密度存儲電路的共性關鍵技術，建立外圍電路模塊的共性設計技術；突破存儲器的可靠性測試技術，建立存儲的失效模型，獲得信息存儲與處理相融合的解決方案；存儲單元面積≤6.4×10-3 μm2；擦寫速度＜50 ns，讀取速度＜25 ns，保持特性＞100小時@150 oC；三維堆疊層數≥8;存儲芯片密度＞1.5 Gb/cm2。申請專利 10 項，發表論文 20 篇。

5.2 高密度磁存儲材料及集成技術研究（共性關鍵技術類）
研究內容：研究新型磁性隧道結材料及其器件結構的優化設計，研究磁隨機存儲器在多物理場協同作用下的低功耗寫入原理與具體方式；研究電流驅動型磁隨機存儲器單元與陣列制造的整套關鍵工藝技術，研究與主流 12 英寸 CMOS 晶圓工藝兼容的磁性隧道結的納米圖型化和刻蝕制備方法，實現與 12 英寸磁電子工藝匹配的 CMOS 芯片控制電路設計，研制高密度磁存儲芯片。
考核指標：研制出 2～3 種實用型高密度磁隨機存儲材料及存儲單元器件；研制出存儲密度≥1 Gb/cm2 的高速低能耗磁隨機存儲器（基于自旋轉移力矩效應或自旋軌道轉矩效應）芯片；芯片中磁性隧道結（陣列）存儲單元的室溫隧穿磁電阻比值達到150%，寫入和讀取時間≤30 ns，操作電壓≤1 V，可重復擦寫次數＞1015，室溫下數據保存時間＞10年。申請專利15項，發表論文30篇。

完整內容請參考：“戰略性先進電子材料”重點專項2018年度項目申報指南

材料牛編輯整理。