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印刷电子技术 纳米制造技术 通信与传感信息系统技术

印刷电子技术是基于传统印刷原理制作各种有机电子器件、发光元件或光伏元件的技术。

微电子技术已经经历了50年的发展历史。在过去的50年中,以硅材料为基础的半导体微电子技术占了绝对主流地位。但在最近10多年中通过对有机高分子材料的研究,已经利用合成手段开发出一系列具有导体和半导体性质的有机材料。有机电子学成为一门新兴的学科。由有机发光、有机光电、有机光伏、有机电子输运等现象产生出了一类区别于无机半导体的新型微电子器件与相关应用。

有机电子器件的最大特点是它们不依赖于基底材料的导体或半导体性质。有机材料可以以薄膜形态沉积到任何材料上。因此,有机电子学还得到其他一些名称,例如有机电子学可以称为塑料电子学 (Plastic electronics),因为有机电子器件可以制作在塑料薄膜材料上;有机电子学可以称为柔性电子学 (Flexible electronics),因为基底材料的柔软性不影响有机电子器件的工作;有机电子学也可以称为印刷电子学 (Printed electronics),因为大面积有机电子器件可以像传统报纸印刷那样大批量制作。虽然沉积有机电子材料的手段可以是蒸发、旋涂或印刷方式,但以印刷方式最具有产业化潜力,也是未来获得大面积、柔性化、低成本电子器件的唯一有效技术。

尽管有机电子器件的性能并不如无机半导体电子器件的性能,器件的尺寸也远大于无机半导体电子器件,但由于基底材料是非常低成本的,大面积与大批量的印刷加工制作技术也是非常低成本的,因此在大面积、低成本和柔性化方面有无机半导体电子器件无法比拟的优势。有机电子器件虽然无法取代无机半导体电子器件,但其低成本和柔性化的优势可以在许多应用领域发挥作用。

Aerosol Jet System
(美国OPTOMEC)
Savannah-100
(ALD美国Cambridge NanoTech Inc)
真空蒸镀沉积系统及手套箱
有机材料提纯系统
   

纳米制造技术是一个含义广泛的概念。具有纳米精度的传统机械制造技术可以称之为纳米制造技术。纳米粒子、纳米纤维、纳米薄膜的合成和生产属于纳米制造技术。平面基底材料上二维纳米结构的制作,例如100纳米以下超大规模集成电路的制造技术也可以称之为纳米制造技术。而这类二维纳米结构是纳米技术尤其是各种纳米功能器件技术发展的关键。虽然超大规模集成电路制造技术已经发展的相当成熟,能够大批量制作100纳米以下的复杂平面二维图形结构。但集成电路结构的特殊性及其制造技术所需要的巨大投资,使这一纳米制造技术成为一个高度专业化的产业技术。目前全世界只有不到10家大集成电路产业集团能够支撑这一技术。

本研究方向旨在研究开发低成本平面二维或准三维纳米结构制造技术,面向集成电路产业之外的各种需要纳米结构的应用领域。例如,将各种纳米材料(碳纳米管,石墨烯,纳米线,量子点等)集成为功能器件的制造技术;太阳能电池或LED发光与照明器件所需要的增透或减反射表面的制造技术;液晶显示面板中的大面积偏振与滤色元件的制造技术,等等。这些应用所要求的大面积和低成本制造技术排除了传统集成电路加工技术手段,需要研究开发新型纳米制造技术。目前主要研究的技术包括纳米压印技术,尤其是卷对卷 (Roll-to-roll) 大幅面高速纳米压印技术;基于印刷原理的大面积纳米制造技术,例如软接触式、喷墨式或凹版印刷式纳米材料图形化转移技术。

泛在网络(Ubiquitous network)是未来10年通信和信息化技术发展的趋势。泛在网络指无所不在、无时不在的网络。这种无所不在的网络社会将是由智能网络、先进的计算技术以及其他领先的数字技术基础设施武装而成的技术社会形态。泛在网络将以“无所不在”、“无所不包”、“无所不能”为基本特征,帮助人类实现在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信。

在泛在网络的研究和运用方面:日本在e.Japan战略基础之上正式提出了以发展泛在网络社会为目标的U.Japan构想;韩国提出了U-Korea计划;新加坡提出了I-Hub计划。

2009年我国提出了“感知中国”计划,站在更高的战略高度要求我们将泛在网络技术(包括传感网技术)、传感器技术、智能感知技术有机的结合起来,推动和促进我国社会信息化以及智能化建设。“感知中国”的建设包括技术基础和信息应用两大层次:在技术层面上,需要打通各类异构网络之间的传输通道,建立柔性的数据整合、传输平台,实现数据的无缝传递;在信息应用层面上,达到信息在人、物、机器之间的多维、有效、便捷的传递,实现将信息资源的多层次、多范围利用转换成社会发展驱动力的目的。前者主要由“融合通信技术”来保证,后者的实现很大程度上依赖于“传感信息系统”的建设。

 
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