度战略性先进电子材料指南稿.docx

1、度战略性先进电子材料指南稿附件12“战略性先进电子材料”重点专项2017年度项目申报指南建议为落实国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）和中国制造2025等提出的任务，国家重点研发计划启动实施“战略性先进电子材料”重点专项。根据本重点专项实施方案的部署，现提出2017年度项目申报指南建议。本重点专项总体目标是：面向国家在节能环保、智能制造、新一代信息技术领域对战略性先进电子材料的迫切需求，支撑“中国制造2025”、“互联网+”等国家重大战略目标，瞄准全球技术和产业制高点，抓住我国“换道超车”的历史性发展机遇，以第三代半导体材料与半导体照明、新型显示为核心，以大功率激光材料与器

2、件、高端光电子与微电子材料为重点，通过体制机制创新、跨界技术整合，构建基础研究及前沿技术、重大共性关键技术、典型应用示范的全创新链，并进行一体化组织实施。培养一批创新创业团队，培育一批具有国际竞争力的龙头企业，形成各具特色的产业基地。本重点专项按照第三代半导体材料与半导体照明、新型显示、大功率激光材料与器件、高端光电子与微电子材料4个方向，共部署35个研究任务。专项实施周期为5年（2016 - 2020年）。1. 面向新一代通用电源的GaN基电力电子关键技术1.1用于小型化电源模块的高速GaN基电力电子技术研究内容：研究大尺寸Si衬底上高均匀性GaN外延生长技术；研究Si衬底上GaN基高速开关

3、器件设计与产业化制备技术；研究GaN高速器件动态导通电阻的衰退机制及其控制方法；研究适用于GaN基高速开关器件的驱动与系统集成技术；开发低寄生参数封装工艺；研究小型化电源模块，应用于通讯设备及新一代数据中心服务器等领域。考核指标：68英寸Si衬底上GaN基异质结构材料方块电阻350 /sq，方阻不均匀性3%；100 V场效应晶体管导通电阻7 m，动态电阻上升1 MHz的无引脚封装；应用于开关频率1 MHz的300 W电源模块，转换效率96%；形成68英寸GaN基电力电子器件生产线；申请发明专利15项，发表论文10篇。1.2 用于中等功率通用电源的高效率GaN基电力电子技术研究内容：研究Si衬底

4、上高耐压GaN材料外延生长技术；研究低动态导通电阻、高稳定性大电流功率开关管和二极管平面器件的设计与产业化制备技术；建立异质结构材料与器件的可靠性评价体系，研究器件的失效机理与高耐压、高可靠性提升技术；研究高效散热的封装技术；研发高效率电源模块，应用于太阳能逆变器等通用电源。考核指标：Si衬底上GaN基场效应晶体管击穿电压1200 V，导通电阻100 m，反向漏电1200 V，导通电压1.8 V（15 A），反向漏电3 V，耐压650 V，增强型沟道峰值迁移率600 cm2/Vs，动态电阻上升1500 V，开启电压1 A；在新结构器件上实现稳定雪崩击穿效应；实现开关频率10 MHz、转换效率8

5、0%、输出功率10 W的超小型电源模块；申请发明专利20项，发表论文15篇。2. 超高能效半导体光源核心材料、器件及全技术链绿色制造技术2.1 超高能效半导体光源核心材料及器件技术研究研究内容：研究发光效率技术瓶颈，建立高效器件模型；研究基于多种新型衬底的高质量氮化物外延技术；研究高内量子效率外延设计与量子限制技术；研究新型p型氮化物掺杂技术与载流子匹配高效发光器件；研究发光器件导波模式与表面出光结构耦合机制与高光提取效率器件工艺；开发高功率密度、高光通输出、热稳定性能优良的新型光源器件；研究新型高效低热阻无基板及集成封装技术；实现全组分低维材料可控制备与发光器件。考核指标：实现超高能效半导体

6、照明核心材料与器件，p型GaN空穴浓度51018 cm-2，氮化物蓝光LED主波长4555 nm，外量子效率达到80%；实现高效白光器件，白光LED在5 A/cm2注入电流下发光效率达到280 lm/W；白光LED在100 A/cm2注入电流下发光效率达到160 lm/W；申请发明专利20项，发表论文20篇。2.2 高效高可靠LED灯具关键技术研究研究内容：半导体照明灯具发光效率160 lm/W，光品质满足国家照明设计标准要求；在55下燃点2000小时，灯具光通维持率和中心光强维持率95%；在70环境温度下，灯具电源寿命3万小时；大功率LED灯具应用数量3000盏；申请发明专利15项，发表论文

7、15篇。考核指标：半导体照明灯具发光效率达到160 lm/W，光品质满足国家照明设计标准要求；在55下燃点1500小时，灯具光通维持率和中心光强维持率不低于95%；在70环境温度下，灯具电源寿命超过3万小时；大功率LED灯具应用数量超过3000盏；申请发明专利15项，发表论文15篇。2.3半导体照明产品全技术链绿色制造技术研究研究内容：研究LED衬底、外延、芯片、封装、模组和灯具全链条各制造环节耗材和耗能减少的新材料、新技术和新工艺；研究LED光源及灯具制造的高效自动化节能生产技术；研究LED全链条制造环节消耗品的重复利用及回收技术；研究LED全链条绿色设计方案和节能环保材料的使用，实现LED

8、全生命周期的资源高效循环利用及绿色制造。考核指标：完成23套LED照明产品的绿色设计方案和原型产品，比普通LED照明产品全生命周期能耗降低15%；建立一套LED全技术链绿色制造的评估方法；开发2项以上LED灯具绿色回收技术，建立2条LED全链条原材料的循环利用及回收示范线，实现资源循环利用效率提高50%；申请发明专利15项，发表论文15篇。3. 新形态多功能智慧照明与可见光通信关键技术及系统集成3.1 新形态多功能室内智慧照明关键技术及系统集成研究内容：研发新形态LED照明光源和灯具及与应用领域相结合的产品和集成技术；研发各类具有智能控制接口和功能的智慧照明关键技术和产品；开发智慧照明需求的传

9、感关键技术和产品；研究基于物联网、云计算、大数据分析和人工智能的室内智慧照明及信息处理技术、通信协议和标准；开发智能控制、传感技术、网络拓扑技术等系统集成技术，实现在智能家居、智能建筑等领域的应用示范。考核指标：开发出3种以上智慧照明用高集成度、小型化、低功耗、高灵敏度的传感器；开发5种以上分别集成互联互通功能的新形态多功能智慧照明产品，光效160 lm/W；多功能智慧照明产品内置通信模块，数据传输速率不低于9.6 Kbps，可通过自主通信协议或Zigbee、WiFi、BLE等技术组网，并经由智能网关或Internet实现互联互通；实现与移动终端的自主组网和通过移动终端的远程控制；制定相关标准

10、3项；实现在智能家居、智能建筑等领域应用示范（200节点）2项；申请发明专利20项，发表论文20篇。3.2 室外智慧照明关键技术及系统集成研究内容：针对室外智慧照明关键技术瓶颈，引入传感器、物联网、云计算、大数据分析与挖掘等技术，开发多功能新形态照明产品，研发基于信息物理系统的室外智慧型LED照明应用系统；研究高可靠多功能系统集成技术，实现驱动、通信和环境参数采集的技术集成；研究室外应用环境中规划模式、控制策略、系统联动等系统技术集成，开展应用示范。考核指标：开发5种多功能新形态照明产品，光效160 lm/W，可接入环境状态传感器；灯具可内置通信模块，并经由智能网关或Internet实现互联互

11、通；道路照明系统通信带宽1 Mbps，实现面向智慧交通、智慧城市的集成远程控制与数据传输、智能化场景控制、小型化传感及控制、照明等多功能控制系统的应用示范2项；申请发明专利15项，发表论文15篇。3.3 可见光通信关键技术及系统研发研究内容：研发满足高速率可见光通信需求的照明、通信两用高带宽白光LED器件；研发高速可见光通信探测器及可见光接收机等可见光通信专用集成电路；研究针对单颗LED功率不小于1瓦的光源的驱动和高速调制技术，研发白光发射、接收模块及应用系统；研究可见光通信技术的系统集成，实现其在智能家居和智慧城市的应用示范。考核指标：研发的白光LED器件功率1瓦、光效100 lm/W时，单

12、波长带宽50 MHz；研发的高速可见光通信探测器及专用集成电路支持100 Mbps可见光通信应用需求；研发的白光收发模块在单颗LED功率1瓦时，带宽160 MHz；研发的白光实时通信系统速率480 Mb/s，通信距离1 m，平均误码率10-6；实现可见光通信应用示范12项；申请发明专利15项，发表论文15篇。4. 半导体照明与生物作用机理及面向健康医疗和农业的系统集成技术与应用示范4.1 面向健康照明的光生物机理研究研究内容：研究半导体照明对视觉系统的影响机理，开展不同光环境下的视觉功能、光损伤、脑力负荷、视觉效率、认知心理等方面的人因学研究并构建评价模型。研究并建立人体对不同光参数反应的生理

13、病理数据库，进行国际比对。建立光品质参数体系和视觉光损伤、舒适度评价方法，制定相关标准；根据视觉安全、健康舒适度和光品质要求，开发满足健康照明需求的LED照明产品并开展应用示范。考核指标：建立多种光环境下视觉功能、视觉效率和光损伤的生理病理数据库（包括人眼基础屈光、高阶像差视觉传递函数、闪光融合频率等指标），样本量10000人次；开展光参数国际比对实验1次；研制团体标准、国家标准、国际标准等标准5项；开发2种以上针对不同健康需求的LED照明产品并开展应用示范；申请发明专利10项，发表论文40篇。4.2 LED用于健康与医疗的机理研究与专用设备研制研究内容：研究LED应用于神经、血管、皮肤和代谢

14、等重大疾病的治疗和健康保健，揭示LED不同光谱的细胞生物学效应及其作用机制；形成LED治疗增龄性重大疾病的理论体系；优化LED健康和医疗应用光源参量（波长、功率密度、能量密度、输出方式等）和技术方法；研发相应的健康与医疗专用设备，并开展应用示范。考核指标：形成LED面向健康医疗的指导方案，制定LED用于健康与医疗标准或技术文件4项；开发LED专用医疗设备5项，设备使用寿命2000小时；开展LED医疗和健康应用示范5项；申请发明专利30项，发表论文50篇。4.3 用于设施农业生产的LED关键技术研发与应用示范研究内容：研究LED光照影响种苗、叶菜、果菜、菌藻类等设施农业生产的光生物学机理及其影响

15、效用规律；开发用于设施农业生产及病虫害防治的节能高效LED光源，研发相应产品，制定行业规范或标准；集成开发用于设施农业生产及病虫害防治的LED技术装备，并进行产业化应用示范。考核指标：研制出设施农业生产和病虫害防治的专用LED光源产品10种以上，其中光合促进用光源的发光效率2.5 mol m-2 s-1 W-1；比传统光源节能40%以上，寿命20000小时；制定相关行业规范或标准5项以上；专用LED光源应用推广数量10000套，开展种苗、叶菜、果菜、菌藻类工厂化生产及病虫害防治应用示范5项；申请发明专利30项，发表论文20篇。4.4 用于设施家禽与水产养殖的LED关键技术研发与应用示范研究内容

16、：研究设施家禽和水产养殖中繁殖过程、生长发育、品质调控的LED光生物学作用机理，及对生物新陈代谢的反应效用规律；研制专用LED灯具及其光环境调控技术；研究相应产品与应用的性能评价指标和检测方法，并制定行业规范或标准；集成基于LED光照的设施家禽与水产养殖技术，并进行产业化应用示范。考核指标：获取4种以上适于设施家禽和水产养殖的LED光要素特征参数，开发专用LED灯具4种以上；专用LED灯具应用推广数量5000套；制定相关行业规范或标准3项以上；开展基于LED光照的家禽与水产养殖应用示范4项；申请发明专利30项，发表论文10篇。5. 用于第三代半导体的衬底及同质外延、核心配套材料与关键装备5.1

17、 第三代半导体的衬底制备及同质外延研究内容：研究GaN单晶生长过程中的应力控制、位错密度降低等关键技术；研究大尺寸GaN 厚膜与衬底分离技术；研究极低位错密度GaN单晶材料生长的新技术；开发GaN单晶研磨抛加工等产业化关键技术；突破6英寸GaN单晶衬底的关键技术，实现4英寸GaN单晶衬底的规模制备；突破12英寸AlN单晶衬底材料制备的关键技术；开展24英寸AlN/Al2O3模板、其它新型模板衬底的产业化技术研究；开展第三代半导体同质外延技术研究及其在光电子和功率电子器件上的应用。考核指标：4英寸GaN单晶衬底位错密度5 105 cm-2，厚度400 m，年产能5000片；6英寸GaN单晶衬底位

18、错密度600 cm2/Vs；4英寸GaN单晶衬底上同质外延位错密度1 106 cm-2；研制出12英寸AlN单晶衬底；24英寸AlN模板衬底位错密度100 m/小时，厚度不均匀性1400；建成1条半导体照明智能化工厂示范线；申请发明专利30项，发表论文15篇。5.3 第三代半导体核心配套材料研究内容：开发高纯氮源、AlN前驱体、稀磁半导体用高纯前驱体等新型有机源；研发适合近紫外光、紫光和高密度能量蓝光高效激发并形成高品质白光的新型荧光粉和批量制备技术，及其在高密度能量作用下的结构变化、激发饱和及发光猝灭等性能变化规律；研发耐紫外光、高耐湿、高导热、高折射率的第三代半导体器件用关键封装材料。考核

19、指标：研制出24种新型高纯有机源，氮源、AlN前驱体等高纯有机源的纯度均达到6N；新型黄色荧光材料在100 A/cm2电流密度蓝光激发下比现有荧光材料的光效衰减幅度减少50%；开发出23款适合氮化镓同质外延近紫外芯片高效激发的新型蓝色和绿色荧光材料；研制出MSL 1级耐湿抗紫外封装胶；研制出导热系数为0.6 W/mK的高导热封装胶；研制出紫外线阻隔率98%、折射率1.7的有机无机复合封装胶；申请发明专利30项，发表论文15篇。6. 新型显示产业链建设与产业化示范6.1 印刷OLED显示材料产业化示范研究内容：开发具有自主知识产权、性能达到国际行业商用级别的新型可溶性有机发光材料、主体材料的设计

20、和制备技术；开发可溶性有机材料的公斤级放大合成及纯化技术；开发具有自主知识产权的印刷OLED墨水制备技术；实现印刷OLED红/绿/蓝三基色墨水的批量制备及其示范应用。考核指标：可溶性材料（寿命=T951000nits）：红光：效率 18 cd/A，寿命8000小时，绿光：效率 60 cd/A，寿命 10000 小时，蓝光：效率5 cd/A，寿命 1000小时；小分子印刷OLED材料合成与纯化均20 kg/批次，纯度99.5%；溶剂纯化：1000升/月，纯度99.9%；印刷墨水: 1000升/月，粘度3-15cPs；实现批量应用。6.2 8.5代喷墨印刷OLED显示产业化示范研究内容：研究彩色喷

21、墨印刷OLED显示器件制程工艺；结合8.5代喷墨印刷装备，开发彩色喷墨印刷OLED显示面板制造工程化技术，研制出55英寸彩色喷墨印刷OLED显示器件，建立8.5代电视用大尺寸彩色喷墨印刷OLED显示产业化示范。考核指标：建成8.5代电视用大尺寸彩色OLED面板喷墨印刷制造示范基地。开发出大尺寸彩色印刷OLED显示器件，彩色印刷OLED显示尺寸55英寸，显示分辨率38402160，显示亮度500 cd/m2，器件工作寿命3万小时。6.3 量子点背光关键技术开发与应用示范研究内容：研究量子点材料在胶体的分散工艺，研究胶体对量子点光转换效率以及水氧阻隔技术，开发大面积量子点彩色增强膜及其制造技术；研

22、究新型量子点柔性导光技术，开发量子点调光混色技术、量子点功能膜与其它光学膜片的光学匹配技术；开发高导光效率新型量子点背光模组技术；开发基于高性能量子点背光的电视机或显示器，实现规模量产应用。考核指标：量子点色彩增强膜：基色半峰宽R28 nm，G30 nm；（温度65，湿度95%，1000小时加电老化）膜的亮度衰减15%，CIE坐标漂移x和y 均0.01；量子点背光模组：亮度均匀性90%，背光效率65 cd/W；基于量子点背光的电视机或显示器：尺寸60英寸，色域110% NTSC，亮度500 cd/m2；实现规模量产及应用示范。6.4 柔性基板材料关键技术开发与应用示范研究内容：开发适用于柔性和

23、可穿戴显示的的柔性聚合物基板材料的设计及其制备技术，开发柔性OLED显示用聚合物基板的放量与纯化技术，实现基板材料的规模量产；结合柔性OLED面板制程，实现中小尺寸柔性和可穿戴OLED显示产业应用。考核指标：玻璃化转变温度450；1%热失重温度500；热膨胀系数2 GPa；抗拉强度100 MPa；实现中小尺寸柔性OLED显示的批量应用。6.5 超高密度小间距LED显示关键技术开发与应用示范研究内容：开发适用于超高密度小间距LED显示的高性能封装材料和裸眼3D-LED显示材料，开发像素级光学设计技术、高精度驱动控制技术、智能化人机交互技术、高精度封装拼接技术、裸眼3D-LED显示技术、实时在线光

24、电参数采集和测试评估技术，研制出高性能超高密度LED显示阵列模组，实现超高密度全彩LED大屏幕拼接显示规模生产及应用示范。考核指标：像素点间距：产品0.8 mm，样机0.5 mm；屏幕亮度均匀度97%；屏幕色坐标一致性0.005xy；功耗120 w/ m2（亮度400cd/m2）；对比度10000:1；灰度等级16 Bit；亮度2001000 cd/ m2可调；样机阵列模组尺寸精度10 m；样机阵列模组拼接精度20 m；实现规模量产及应用示范。7. 高光束质量、低阈值、长寿命、低成本红绿蓝LD材料及器件关键技术与工程化研究7.1高光束质量、低阈值、长寿命、低成本红光LD材料及器件关键技术与工程

25、化研究研究内容：针对激光显示对红光LD的光谱、光束质量、效率、功率、寿命、成品率等严格要求，研究AlGaInP材料体系的组分及载流子泄露问题；开展外延结构与器件的优化设计，研究低缺陷、低光波导损耗生长工艺，降低阈值电流密度、提升受激辐射量子效率，提高光束质量，改善温度特性；优化腔面的无吸收、钝化以及镀膜工艺，提高腔面损伤阈值，提高输出功率；研发LD外延生长、工艺制作及器件封装的相关测试设备。考核指标：实现640 nm红光半导体激光器单管最大输出功率1 W（40），电光效率35%；红光激光器生产成本降到5美元/W，寿命2万小时。7.2 高光束质量、低阈值、长寿命、低成本蓝绿光LD材料及器件关键技

26、术与工程化研究研究内容：针对激光显示对蓝绿光LD的光谱、光束质量、效率、功率、寿命、成品率等严格要求，研究AlInGaN材料体系的组分及p型掺杂活化等调控LD发光特性技术；开展外延结构与器件的优化设计，研究低缺陷、低光波导损耗生长工艺，降低阈值电流密度、提升受激辐射量子效率，提高光束质量，改善温度特性；优化腔面的无吸收、钝化以及镀膜工艺，提高腔面损伤阈值，提高输出功率。考核指标：实现450 nm蓝光、520 nm绿光半导体激光器单管最大输出功率分别1 W和0.5 W，电光效率分别30%和10%；蓝光和绿光激光器生产成本分别降到7美元/W、20美元/W以下，寿命2万小时。8. 千瓦级准连续全固态

27、激光材料与器件关键技术8.1 千瓦级准连续全固态激光材料与器件关键技术研究内容：研究高功率高光束质量半导体激光芯片技术；研究高重频、大能量纳秒脉冲对激光晶体及光纤材料的损伤机理；研究高功率密度脉冲激光无损剥离金属材料表面附着物机理；研究高效泵浦技术、高功率振荡器高效脉冲关断技术、脉冲激光放大中的功率提取技术；开展大梯度低损耗石英材料熔接技术、千瓦级高功率准连续激光光纤耦合关键技术、千瓦级百纳秒准连续激光器整机集成技术研究。考核指标：研制出功率30 W，光谱线宽1 nm，光束质量M22的半导体激光芯片及高效泵浦技术；开发出关断功率1 kW、重复频率20 kHz、脉宽100 ns的400 m光纤耦

28、合全固态准连续激光器；研制出适用于千瓦级准连续激光器的大梯度（400m:8mm）端帽直接熔接技术及熔接损耗2的传能光缆。9. 超短脉冲、单频及中红外激光材料与器件关键技术9.1 超短脉冲、单频及中红外激光材料与器件关键技术研究内容：面向高端精密制造等应用需求，研究高峰值功率超快激光核心器件与关键技术，发展高效率超短脉冲啁啾放大技术以及色散补偿和脉冲压缩技术，突破300 W精细加工用超快激光器关键技术，探索获得高通量阿秒脉冲激光的方法；突破固体单频激光器及高效高功率中红外激光器关键技术。考核指标：研制出平均功率300 W、20 ps、MHz超快激光器工程化样机；建成单脉冲100 nJ、波长50

29、nm的百阿秒激光装置；研制出单脉冲20 mJ、脉宽 300 ns的1645 nm调Q单频固体激光器及平均功率100 W的1064 nm连续单频固体激光器，线宽分别小于100 kHz及1 MHz，稳定性均优于1%；开发出波长1.55m连续可调的纳秒脉冲中红外激光器，平均功率：30W2.1m，10W4.3m；功率稳定性（RMS）：3%8小时。10. 半导体光传感材料与器件关键技术及应用10.1 气体有源红外光传感材料与器件研究内容：研究红外半导体激光/探测材料的外延生长技术，研制气体传感用中远红外有源光传感材料与器件，近红外波长可调谐和大功率单纵模有源光传感材料与器件，中远红外低噪声半导体探测材料与器件，基于微腔激光器及集成器件的光学传感器，研究红外气体传感半导体激光器集成封装技术，构建基于光谱吸收法的波长可调谐半导体激光气体监测系统，实现其在环境监测或工业安全等领域的示范应用。考核指标：1.51.8 m波段波长可调谐激光器，功率10 mW、波长调谐范围10 nm；2 m波段室温连续工作半导体激光器，单模输出功率10 mW；412 m波段室温连续工