南京大学推出碳化硅激光切片技术｜宇熠周报（2024.04.22-2024.04.28）

链接：https://laserfair.cn/

介绍：深圳激光与智能装备、光电技术展览会 LASERFAIR SHENZHEN是中国南部地区影响力最大的激光和智能制造展览会。由广东省激光工业协会、中国仪器仪表学会和深圳市激光智能制造行业协会联合举办。

深圳激光与智能装备、光电技术展览会 LASERFAIR SHENZHEN总部位于华南，辐射全国，致力于进一步推动华南智能设备制造业的技术升级和应用推广。搭建集贸易采购、展览、技术和学术交流为一体的整体平台。

深圳激光与智能装备、光电技术展览会 LASERFAIR SHENZHEN专注于激光生产和创新应用，专注于激光和光电子学、光学和光学制造、智能仪器、成像技术、检测和质量控制、机器人、柔性生产设备、激光加工设备、3D打印设备，专注于激光技术在汽车、金属加工、电子制造、集成电路、通信、医疗保健领域的应用。

链接：https://www.cipeasia.com/

介绍：北京光电子产业博览会（PHOTONICS CHINA EXPO）由中国光学工程学会(CSOE)主办，北京航天展览有限公司承办.本届博览会将继续坚持高标准、高水准，全面展示红外微光技术与应用、激光与智能制造、光通信、光传感与物联网、光学精密光学制造、测控技术与仪器、创新技术与实验成果六大主题展览。
北京光电子产业博览会（PHOTONICS CHINA EXPO）自2009年成功举办以来，依托中国光学工程学会强大的产业资源集群效应，吸引了国内外业界领袖展示其最新成果和创新应用案例。覆盖整个光电子产业链，专注于工业应用，为制造商提供新的想法和解决方案，最终买家可以准确连接。依靠研究所的资源带来强大的科研购买力，它汇集了大学、国家研究所、国家重点实验、国家工程中心和技术开发机构。
北京光电子产业博览会（PHOTONICS CHINA EXPO）向市场推广技术，帮助企业提升技术创新能力，解决新产品开发的关键技术，以新的技术服务模式帮助科技成果转化和产业升级。展览期间，将举办高端论坛，聚焦前沿。论坛的水平和规模得到了业界的高度认可，涵盖了5G技术、芯片技术、智能感知、激光技术和材料加工、红外技术、智能驾驶等。不同行业专业观众将带来不同的应用需求。

链接：https://www.yanfajia.com/conf/index/COCE2024.html

介绍：2024年光电子学与计算机工程国际会议（COCE2024）专注于计算机领域、光电子和光学技术的最新研究成果，汇聚全球该领域的专家学者，建立高端学术交流平台，旨在为学术和产业领域的资深学者和年轻研究人员提供一个国际信息交流平台。

CECE2024由南京科技大学主办，于2024年5月10日至12日在中国南京举行。COCE2024议程丰富，包括主题报告、口头报告、海报展示等。它以学术交流的形式连接着每一位行业学者。欢迎国内外学者踊跃投稿、参与。

链接：https://www.global-meetings.com/icleot

介绍：2024激光、电子与光学技术国际学术会议（ICLEOT 2024）定在中国杭州举行。会议将围绕“激光、电子与光学技术”的最新研究领域，为来自国内外高等院校、科学研究所、企事业单位的专家、教授、学者、工程师等提供一个分享专业经验，扩大专业网络，面对面交流新思想以及展示研究成果的国际平台，探讨本领域发展所面临的关键性挑战问题和研究方向，以期推动该领域理论、技术在高校和企业的发展和应用，也为参会者建立业务或研究上的联系以及寻找未来事业上的全球合作。诚邀各界专家学者投稿参会！

介绍：太赫兹频率电磁波为通信、扫描和成像技术的进步带来了巨大的希望。然而，利用它们的潜力却障碍重重。东北大学的一个研究小组取得了突破性进展，专门针对太赫兹频谱创建了一种新型可调滤波器。他们的研究成果发表在《光学快报》（Optics Letters）杂志上。

太赫兹波占据了电磁波谱中介于微波和红外线频率之间的一个区域。太赫兹波比无线电波频率高（波长短），但比可见光频率低。日益拥挤的无线电波频谱承载着 WiFi、蓝牙和当前移动电话（手机）通信系统传输的大量数据。

电磁频谱低频部分的信号拥塞是探索太赫兹区域的一个诱因。另一个因素是支持超高数据传输速率的能力。不过，将太赫兹信号用于常规应用的一个关键挑战是，必须能够在特定频率上调整和过滤信号。需要进行过滤，以避免所需频段以外的信号干扰。

东北研究小组的 Yoshiaki Kanamori 说：“我们构建并演示了太赫兹波频率可调滤波器，与传统系统相比，它实现了更高的传输速率和更好的信号质量，揭示了太赫兹无线通信的潜力。这项工作还可以在太赫兹频段之外得到更广泛的应用。”

新型太赫兹滤波器基于一种名为法布里-珀罗 干涉仪的装置，与所有干涉仪一样，它依赖于不同电磁辐射波在镜面间反弹时相互影响而产生的干涉图案。研究人员使用结构精细的光栅作为镜面之间的材料，其间隙小于相互作用波的波长。光栅的可变拉伸允许对其折射率进行必要的精细控制，以调整干涉仪的滤波效果。这样就只能传输所需的频率。使用不同的光栅可以控制不同的选定频率范围。

研究小组已经展示了他们的系统在适用于下一代（6G）移动电话信号的频率方面的应用。

Kanamori说：“除了将我们的方法应用于通信系统外，我们还设想将其应用于医疗和工业领域的扫描和成像技术。”

太赫兹波在扫描和成像中的一个优势是，它可以轻易穿透阻挡光线通过的材料，包括生物组织。除医疗应用外，这也为材料分析、安全系统和制造过程中的质量控制提供了机会。

Kanamori总结说：“总之，我们的工作提供了一种简单而经济有效的方法来过滤和主动控制太赫兹波，这将推动太赫兹波在许多应用领域的发展。”

介绍：中山大学物理学院、光电材料与技术国家重点实验室董建文教授团队发现了双层超构光栅具有赝偏振拓扑属性，阐明了连续域束缚态和单向导模共振等拓扑光学模式是两类特殊的赝偏振图像。同时，拓扑保护下的非对称辐射可以被用于相位差连续可调的相干完美吸收。该工作为理解微纳亚波长结构中非对称辐射光学行为的拓扑性质提供了新的视角，有望实现光控和非对称动态调制的新型光子器件，在光电探测、热辐射、micro-LED控光、量子发射等领域具有广阔的应用前景。

非对称辐射是微纳亚波长结构（如超构光栅、光子晶体）常见的光学特性，它表现为向上/下辐射场振幅和相位的差异性。一方面，上下辐射振幅差异（单向度）是影响光效利用率的关键，在光学微腔、片上激光器、光学天线等微纳亚波长光子元件研究中得到广泛关注；另一方面，上下辐射相位差是实现相干光调控的物理基础，如相干吸收，光控开关等。因此，对非对称辐射行为的深入理解和灵活调控，将对非对称光调控应用具有十分重要的意义。

近年来，以光子晶体平板为代表的周期性微纳亚波长结构中的远场偏振涡旋受到了广泛关注。基于偏振涡旋的图像，研究者们揭示了连续域束缚态（Bound state in the continuum，BIC）和单向导模共振（Unidirectional guided resonance，UGR）两类特殊非对称辐射背后的拓扑属性。然而，对于一般的非对称辐射，即任意的单向度和相位差，动量空间偏振涡旋的图像难以完整描述，极大限制了对非对称辐射演化规律和调控机制的探索。

介绍：近日，南京大学成功研发出大尺寸碳化硅激光切片设备与技术，标志着我国在第三代半导体材料加工设备领域取得重要进展。该技术不仅解决了传统切割技术中的高材料损耗问题，还大幅提高了生产效率，对推动碳化硅器件制造技术的发展具有重大意义。

碳化硅（SiC）作为一种关键的战略材料，对全球汽车产业和能源产业都至关重要。南京大学研发的这项新技术，针对碳化硅单晶加工过程中的切片性能进行了重要改进，能够有效控制晶片表层裂纹损伤，从而提高后续薄化、抛光的加工水平。

“传统的多线切割技术在加工碳化硅时存在材料损耗率高和加工周期长的问题，这不仅增加了生产成本，也限制了产能。”项目负责人介绍，传统方法在切割环节的材料利用率仅为50%，而经过抛光研磨后的材料损耗高达75%。

为了克服这些挑战，南京大学的技术团队采用激光切片设备，显著降低了材料损耗，并提升了生产效率。以一个20毫米的SiC晶锭为例，传统线锯技术能生产30片350微米的晶圆，而激光切片技术能生产50多片，甚至在优化晶圆几何特性后，可以将单片晶圆厚度减少到200微米，从而使单个晶锭生产的晶圆数量超过80片。

此外，南京大学研发的激光切片设备在切割时间上也具有显著优势。6英寸半绝缘/导电型碳化硅晶锭的单片切割时间不超过15分钟，单台设备的年产量可达30000片以上，且单片损耗得到有效控制，半绝缘碳化硅晶锭单片损耗控制在30微米以内，导电型则在60微米以内，产片率提升超过50%。

在市场应用前景方面，大尺寸碳化硅激光切片设备将成为未来8英寸碳化硅晶锭切片的核心设备。目前，此类设备仅有日本能够提供，价格昂贵且对中国实行禁运。国内需求超过1000台，而南京大学研发的设备不仅可用于碳化硅晶锭切割和晶片减薄，还适用于氮化镓、氧化镓、金刚石等材料的激光加工，具有广阔的市场应用前景。

介绍：几个世纪以来，人们一直知道光在某些情况下表现出类似波的行为。当光穿过某些材料时，它们能够改变光波的偏振（即振荡方向）。光通信网络的核心部件“光隔离器”或“光二极管”就是利用了这种特性。这种元件允许光向一个方向传播，但会阻挡另一个方向的所有光。

在最近的一项研究中，德国和印度的物理学家表明，在适合芯片使用的小磁场下，二硒化钨等超薄二维材料可以将某些波长的可见光的偏振旋转几度。来自德国明斯特大学（University of Münster）和印度浦那印度科学教育与研究所（IISER）的科学家们在《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上发表了他们的研究成果。

传统光学隔离器的问题之一是体积相当大，尺寸在几毫米到几厘米之间。因此，研究人员还无法在芯片上制造出可与日常硅基电子技术相媲美的微型集成光学系统。目前的集成光学芯片上只有几百个元件。

相比之下，计算机处理器芯片包含数十亿个开关元件。因此，德国和印度团队的研究工作在开发微型光隔离器方面向前迈出了一步。研究人员使用的二维材料只有几个原子层厚，因此比人的头发还要细十万倍。明斯特大学的Rudolf Bratschitsch教授说：“未来，二维材料可能成为光隔离器的核心，并实现当今光学和未来量子光学计算与通信技术的片上集成。”来自 IISER 的 Ashish Arora 教授补充说：“即使是光学隔离器所需的笨重磁铁，也可以用原子级薄型二维磁铁代替。这将大大缩小光子集成电路的尺寸。”研究小组破译了导致他们发现的效应的机制：二维半导体中的结合电子-空穴对，即所谓的激子，在超薄材料置于小磁场中时，会使光的偏振发生强烈旋转。

Arora称：“在二维材料上进行如此灵敏的实验并不容易，因为样品面积非常小。科学家们不得不开发出一种新的测量技术，其速度比以前的方法快 1000 倍左右。”

链接：https://www.oejournal.org/article/doi/10.29026/oea.2024.230197

介绍：作为一种新兴的半导体材料，有机-无机杂化金属卤化物（OIHMH）由于具有优异的光电特性，因而被广泛应用于包括激光、闪烁体、光电探测器和发光二极管（LED）在内的光电领域中。研究表明：OIHMH的光电性质受其导带和价带影响，而价带和导带又进一步取决于金属和卤素离子之间形成的轨道杂化。因此，通过改变OIHMH中金属和卤素离子的种类可以有效地调控其光电性能。

由于Sb3+中具有典型的5s2电子构型，因而可以通过掺杂Sb3+来调节金属卤化物的能带结构，从而提升OIHMH光物理性质和光电性能。然而，由于0D金属卤化物软晶格中激发态[SbX6]3-存在较大的结构畸变，导致目前所报道的Sb3+离子发射主要位于长波长范围（黄光和红光）。如何获得较短波长（如绿光）的Sb3+发射是推动Sb基OIHMH进一步发展的关键所在。

重庆大学臧志刚教授课题组提出了一种新的策略，通过调节晶体结构中的氢键网络来调控“金属-卤素”团簇中的自陷激子（STEs）发光。通过使用反溶剂扩散法合成了0D非铅金属卤化物C10H22N6InCl7·H2O，并在其中掺杂Sb3+离子。在C10H22N6InCl7·H2O中，水分子中的氢键可以促进氢键网络的形成。当Sb3+引入金属卤化物中时，Sb3+掺杂的C10H22N6InCl7·H2O表现出强烈的宽带绿光发射峰，峰值波长为540 nm，PLQY高达80%。研究表明：Sb3+掺杂后C10H22N6InCl7·H2O中0D晶体结构中的强电子-声子耦合产生了STEs，而其中的氢键网络限制了金属-卤素团簇结构的进一步畸变，因而最终得到了发光中心为545 nm的宽带绿光发射。如图1所示，随着Sb3+离子掺杂量的增加，C10H22N6In1-xSbxCl7·H2O的绿光发射波长保持恒定，并且掺杂也没有破坏原有的晶体结构，仅仅是影响了掺杂后绿光发射的PLQY。具体而言，随着掺杂的Sb3+离子含量从0%逐渐增加到30%，C10H22N6In1-xSbxCl7·H2O展现出强烈的绿光发射。这表明，Sb3+离子掺杂有效促进了新发射中心的形成，其中C10H22N6In0.95Sb0.05Cl7·H2O的PLQY高达80%。此外，光致发光激发光谱显示出两个主峰，分别对应于Sb3+的特征1S0到1P1和3P1跃迁。由于Sb-Sb之间的相互作用，PLE光谱呈现出随着Sb3+浓度增加而发生红移的趋势。

链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202402001

介绍：分子半导体材料具有超长的室温自旋寿命，在实现室温高效自旋输运和调控方面具有极大潜力，其结构多样性、可设计性以及丰富的光电特性也为分子自旋电子学的发展提供了广阔空间。分子半导体材料化学结构与自旋输运性质之间的构效关系研究是开发高效自旋输运分子半导体材料以及构建高效自旋器件的重要基础，而电子顺磁共振（ESR）技术在分子材料自旋寿命探测中的应用为该研究方向的发展提供了有效的测量手段。

近日，孙向南课题组利用电子顺磁共振技术，在同分结构异构体的分子构象与材料自旋寿命的构效关系研究方面取得新进展，相关成果以Structural isomeric effect on spin transport in molecular semiconductors为题在线发表于Advanced Materials上。DOI: 10.1002/adma.202402001.

分子半导体通常由原子序数较低的轻元素组成，因此具有较弱的自旋轨道耦合强度和较长的自旋寿命，在室温自旋输运和应用方面具有极大的潜力。元素组成主导的自旋轨道耦合效应通常被认为是导致自旋在分子半导体中自旋弛豫的主要因素，进而影响材料自旋寿命和自旋扩散长度。同分异构是有机半导体材料的一种典型的现象，由于同分异构体的元素组成完全相同，因此通常认为同分异构体之间的自旋寿命和输运性能理应差异不大。ITIC和BDTIC是分子电子学研究中经典的商业化的互为结构异构体的小分子半导体材料，具有确定的化学结构和较高的纯度。基于对ITIC和BDTIC同分异构体的自旋输运性能的研究，孙向南课题组首次实验证明，尽管ITIC及其结构异构体BDTIC两种薄膜的电荷输运和分子堆积性质非常相似，但其自旋输运性能完全不同。通过进一步的电子顺磁共振实验和密度泛函理论计算，发现在BDTIC中形成的非共价构象锁可以增加自旋输运路径上的自旋轨道耦合作用，从而降低自旋寿命。因此，本研究表明，开发高效的自旋输运分子半导体材料必须考虑结构异构效应的影响，这也为解决未来薄膜中构象锁定量测量的巨大挑战提供了可靠的理论基础。另外，该方法也有拓展到更为广阔分子科学应用方向的巨大潜力，如分子相变、聚集态结构等研究领域。

国家纳米科学中心博士生杨婷婷、特别研究助理秦阳、国家纳米科学中心与中国石油大学（北京）联合培养的硕士生吴梦为文章的共同第一作者，国家纳米科学中心郭立丹副研究员和孙向南研究员为通讯作者。该研究成果得到了国家自然科学基金项目和中国科学院战略性先导科技专项B类等项目的资助。