材料筛选与结构设计;研究同步实现信息存储、逻辑、运算、信息编/解码功能的多功能信息存储器件;解决存储单元的功耗、读写速度、可靠性、高密度集成、柔性化制备等关键技术;研究用于可穿戴设备的存储器件的柔性化制备工艺以及柔性化引起的相关效应。
考核指标:研制出3~6种可实用的高密度存储材料。研制出的存储单元存储窗口>10、擦写次数>106、保持时间>10年、重臵时间<30 ns;开发出1~2种同步实现存储、逻辑、运算、编/解码的新型多功能存储器件。
11.2 新型自旋耦合材料与器件
研究内容:研究新型自旋电子材料与器件,探索高居里温度、高迁移率、电荷与自旋分离的新型磁性半导体材料,研究基于半导体与磁性金属等构成的多种异质结构的界面效应、高效自旋注入、调控及探测方案等,探索多场耦合材料与多场控制磁化翻转的新途径。
考核指标:实现铁磁半导体居里温度>300 K,制备出室温铁磁有序、迁移率>1000 cm2V-1s-1的新型磁性半导体;铁磁金属自旋极化度≥80%,自旋注入效率≥40%;研制出基于室温磁性半导体的新型自旋电子原型器件,通过多场调控来实现自旋存储、逻辑功能。
12. 微纳电子制造用超高纯工艺材料 12.1 微纳电子制造用超高纯电子气体
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研究内容:研究超高纯电子气体提纯/除杂/纯化原理与制备方法、特定元素控制技术及全流程工艺优化集成技术,研制开发微纳电子制造用氯气、氯化氢、氟化氢等超高纯电子气体,突破5N级气体制备技术及关键装备技术、ppm级气体杂质和ppb级金属离子检测技术、生产环境和颗粒控制技术以及产品包装与应用技术。
考核指标:超高纯气体氯气、氯化氢纯度5N~7N,其中单种气体杂质(如H2O、O2、CO2、CO、CH4)<1.0 ppmv,单种金属杂质(如Al、Cr、Cd、Cu)<1.0 ppbw;超高纯气体氟化氢纯度不低于5N,其中单种金属杂质(如Al、Cr、Cd、Cu)<1.0 ppbw。
12.2 微纳电子制造用超高纯稀土金属及靶材
研究内容:研究微纳电子制造用超高纯稀土金属特定痕量元素的控制机理,突破4N5级超高纯稀土金属制备技术及装备;研发大型稀土金属及合金铸锭超洁净熔炼成型与微观组织控制技术、超高纯稀土金属纳米尺度薄膜应用检测技术,开发 4N级超高纯大尺寸稀土金属及合金靶材形变加工、精密机加、表面处理等关键技术。
考核指标:稀土金属纯度>4N5,60种金属杂质总和<50 ppm,其中Na+ K+ Li≤2 ppm,U+Th≤10 ppb,Fe、Co等过渡金属元素总量≤20 ppm,氧含量<100 ppm;稀土金属靶材纯度>4N、60种金属杂质总和<100 ppm,靶材最大横向
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尺寸>500 mm、最小纵向尺寸<0.5 mm,晶粒平均尺寸<200 μm。
13. 高功率密度电子器件热管理材料与应用 13.1 用于高功率密度热管理的高性能热界面材料 研究内容:面向高功率密度电子器件的热管理开展电子器件高性能热界面材料的设计、制备、结构调控与优化、及微观界面声子和热能传输机理与性能研究;通过材料界面分子学设计,原位观测及微纳导热性能实时测试等方式揭示微观及分子层面声子热传导机制。
考核指标:针对纵向热传输研制出聚合物基纵向热导率≥20 W/mK,界面热阻≤0.01 Kcm2/W,能重复使用≥10次的热界面材料;针对横向热传输研制出横向热导率≥2500 W/mK,纵向热导率≥10 W/mK,能重复使用≥10次的热界面材料;实现微观界面热阻值在10-6 Kcm2/W数量级的精确测量,确立微观及分子层次热界面声子热传导机制,支撑高功率密度电子器件典型应用研究;申请发明专利10项,发表论文20篇。
13.2 高导热率复合材料、器件及其典型应用研究 研究内容:面向高功率密度电子器件的有效热传输开展基于气液相变的高导热率复合材料及其器件的研究,通过气液界面分子学设计,原位观测及微纳导热性能测试等方式揭示微观层面气液相变热能传输机理,并开展基于气液相变的
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柔性高导热率复合材料及其器件的研究。高功率密度电子器件与高导热率复合材料及其器件的集成与典型应用研究。
考核指标:研制出与半导体器件材料热膨胀匹配≥80%、基于气液相变、导热性能远高于金刚石或其他固态导热材料、厚度≤1 mm的高导热复合材料及器件;研制出可动态弯曲(弯曲角>160度)的基于气液相变的高导热复合材料及器件。确立微观层次气液相变热能传输机理,实现与高功率密度电子器件的集成,降低电子器件热阻50%以上,延长其工作稳定性和使用寿命50%以上。申请发明专利10项,发表论文15篇。
13.3 用于高功率密度热管理的前沿热管理材料研究 研究内容:面向下一代高功率密度电子器件的有效热管理开展前沿热管理材料的探索研究,包括新型聚合物基、金属基和陶瓷基基板,储热型、热能利用型或耐热湿型热管理材料,应用于多维电子器件及电子器件热点处近场热管理材料的研究。
考核指标:探索研制出聚合物基基板导热系数≥10 W/mK,杨氏模量≥25 GPa,热膨胀系数≤20 ppm/℃,介电常数≤4.0@5 GHz;金属基基板热导率≥800 W/mK,弹性模量≥300 GPa,抗弯强度>350 MPa,热膨胀系数≤5.5 ppm/℃;陶瓷基基板热导率≥130 W/mK,抗弯强度>800 MPa,热膨胀系数≤5 ppm/℃;实现高频瞬间器件热点温度、多维电子器件
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热点温度、高功率(≥1000 W/cm2)热点处温度降低40~80℃。申请发明专利10项,发表论文15篇。
14. 高性能电磁介质材料及器件开发 14.1 高性能电磁介质材料及器件开发
研究内容:发展高性能电磁介质材料及其共烧技术,减少分立无源元器件的尺寸,提高器件的集成度和性能。发展4G、5G移动通讯用的高性能微波介质材料,重点开发介质基滤波器用高稳定性、低损耗、低温度系数的系列化微波介质。发展大感量多层片式电感器件、大容量多层片式电容器件及其关键高磁导率磁介质和高容量电介质材料。研究高性能柔性埋入式容性及感性材料及器件,发展多层器件内部互联互通等集成技术,开发无源集成模块模拟仿真与设计方法、新型微波元件的测试技术、开展相关技术标准体系的建设。
考核指标:掌握一批高性能电磁介质材料的制备技术,包括面向4G、5G移动通讯应用的微波介质(介电常数=15-90)及谐振器件的规模生产技术,面向小型大功率磁性器件应用的磁介质材料及大容量电容器件用电介质材料生产技术。其中介电常数80至90的微波介质介电常数波动<0.5,Qf值>20000 GHz,介电常数温度系数<5 ppm/℃。建立内部导体线宽尺寸≤10微米的多层低温共烧陶瓷元器件制造平台。实现多种小尺寸无源元器件的规模化生产,其中大
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