新型光电器件中载流子传输层与金属卤化物钙钛矿单晶异质原位集成的关键问题，在无机电子传输层上异质原位生长高质量全无机金属卤化物钙钛矿单晶方面取得研究进展 在全无机电子传输层

近日，清华大学航院、柔性电子技术研究中心冯雪教授课题组在《国家科学评论》（National Science Review）在线发表了题为“可抑制运动噪声的类皮肤可穿戴连续血压监测系统”（Wearable skin-like optoelectronic systems with suppression of motion artifact for cuff-less continuous blood pressure monitor）的论文，描述了课题组制备的一种柔性超薄光电传感器件与电路系统，能够自然贴附在人体皮肤上实现医学意义上的连续血压和血氧测量，并实时无线传输数据到智能设备终端。该系统利用类皮肤可延展传感技术建立了新型连续血压测量方案，为解决血压和血氧长期动态监测提供了一条新途径。同时，此类柔性可穿戴设备是远程医疗的重要突破，能够为远程监测提供医疗级硬件，解决精准医疗数据远程获取难题。 类皮肤连续血压监测系统示意图 心血管疾病及其相关并发症已经成为威胁人类生命和健康的重大隐患。根据世界卫生组织（WHO）估计，每年大约有1790万人死于心血管相关疾病，占全球死亡总数的31％。目前，最常用的血压测量方案为袖带加压法。该方法需要袖带捆绑在人体手腕或手臂处，测量过程不方便，也无法实现连续血压监测，影响个人的生活质量和自我监测长期依从性，在便利性及连续测量等关键问题上仍未突破。 类皮肤血压监测器件实物图 针对上述问题，冯雪教授课题组发展了基于光学原理的血压监测方案，利用生物兼容性材料制备了可以与人体自然共形贴附的光电系统。通过测量血液对不同波长的光波吸收情况，判断血液的容积和流速变化，从而测量出血氧和血压值。 冯雪课题组结合多年的力学研究基础和可延展柔性电子器件设计经验，通过虚功原理建立了专门应用于柔性光电子系统的血压测量模型，并提出了基于多波长测量的光路差分方法，用来抑制由人体活动等带来的噪声干扰，从而精确测量脉搏波播速，实现连续血压的精确监测并动态实时传输到智能终端。临床试验表明，与有创连续血压测量相比，该类皮肤血压监测系统测量的血压值绝对误差小于10 mmHg，具有重要的临床应用价值。 清华大学冯雪课题组长期致力于研究可延展／超柔性等超常规微器件与大规模集成技术，所发展的柔性电子技术应用于健康医疗、智能感知及重大装备，近年来在《科学进展》（Science Advances）、《先进材料》（Advanced Materials）、《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）、《力学和固体物理学期刊》（Journal of the Mechanics and Physics of Solids）等期刊发表一系列高水平论文。 航院、柔性电子技术研究中心李海成博士为文章第一作者，冯雪教授为论文通讯作者，参与该工作的还有北京清华长庚医院许媛主任团队。该项研究得到了国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家自然科学基金等的资助。

四川湖山电器股份有限公司，位于素有“中国科技城”之称的四川省绵阳市，成立于2006年8月，其前身是绵阳市无线电厂，是从事各类专业影音系统产品研发、生产、销售和大型综合舞台演艺工程服务的国有控股公司，拥有领先的专业技术和丰富的管理经验，是中国电子音响行业协会副会长单位。 公司形成了全覆盖的专业产品体系，主要包括军队文化装备系统、场馆音响灯光视频系统、厅堂音响灯光视频系统、电影院音响系统、电教音响及智慧教育系统、公共广播系统、娱乐音响系统、会议系统、舞台机械系统、麦克风系统、家用及个人消费产品等。 迎着科技创新的浪潮，湖山在绵阳、成都和广州等地建立了研发中心和软件基地，完成了音响产业的数字化、网络化、智能化、平台化的全面转型升级，掌握了物联网、4G/5G等多项关键核心技术，并实现了与音响产业的深度融合。公司被认定为“国家高新技术企业”、“工业和信息化部第二批专精特新小巨人企业”、“省级企业技术中心”、“省级工业设计中心”和“四川省数字音响应用技术工程试验室”。 公司拥有全自动整机、SMT数字贴片等多条生产流水线，步入中国大型音响生产企业，实现了生产自动化、初步智能化、环保达标。公司还配备了国内外音响界先进的AP音频测试系统、KLIPPEL电声测试系统等先进设备；建有全消声室、家庭影院试听室、专业视听室和功率实验室，具备完善的研发测试、听音、工程应用和新工艺与新材料验证等试验条件。公司致力于产品质量持续提升，通过了ISO9001国际质量体系认证、ISO14001环境管理体系认证、OHSAS18001职业健康安全管理体系认证、ISO/IEC 27001：2013信息安全管理体系认证。 目前，湖山已在全国建立了多层次、全覆盖的营销服务网络，建立了京东旗舰店和天猫旗舰店，并逐步拓展了B2B、B2C等网络销售渠道，湖山品牌已遍布政府机构、企业学校、文化广电和各军兵种等众多单位。 站在新的历史起点，湖山公司继续践行“弘扬中国之声，振兴民族品牌”的历史使命，强化“资源共享，合作共赢”的企业发展理念，做大做强音响产业，为实现“世界的湖山音响”的企业最高目标而不懈努力。

郑州高新区佛光电子电器厂创立于2002年8月，公司位于国家郑州高新技术产业开发区，是一家从事教学无线耳机、电视遥控无线耳机、电脑无线耳机、车载无线耳机、电脑数码产品、无线导游系统设计开发，生产销售的专业制造厂商，自主品牌有艾本AIBEN；公司以"创行业先锋，与客户，员工，社会共同发展"为企业理念，严格遵循 "勇于创新，坚持不懈，相互协作，共同发展"的经营原则。   公司现有员工150多人，其中高级技术人才占20%，厂房占地面积3000平方米。雄厚的技术力量，先进的生产工艺，严格的产品检测，优良的售后服务，使本厂电视无线耳机系列产品，成为国内外许多知名企业的合作伙伴，康佳、创维、海信、厦华，TCL等均为我公司的长期客户。教学无线耳机产品，在国内教育界享有极高的信誉，产品屡次在大中院校采购招标中中标，而且已被全国多家中高考招生办公室指定为外语听力考试专用听音设备。    公司先后在北京、上海、广州、成都、郑州、石家庄等国内30多个城市建立了营销网络，产品销售覆盖全国主要的大、中城市，目前正努力拓展海外市场。 本公司视产品质量为企业生命，关键元器件全部采用进口器件，普通元件均采用国内大厂定牌产品，生产过程中采用波峰焊机自动焊接，自动流水线装配。 主营产品: 无线耳机；无线耳机价格；教学无线耳机；电脑无线耳机; 电视无线耳机；听力考试耳机；英语听力耳机; 校园广播耳机;四六级考试耳机；听力耳机；教学耳机；USB迷你数码音箱；无线导游系统；QQ精灵；遥控无线耳机。

一、功能： 1、适用于汽车专业学员实操技能的培训考核。 2、真实的汽车零部件展示发动机点火系统、起动系统、充电系统、雨刮系统、灯光照明系统、电动门窗、仪表、音响、中控门锁的组成结构，可对起动系统、充电系统、雨刮系统、灯光照明系统、电动门窗、仪表、音响、中控门锁进行结构和控制系统的认识实训。 3、接通工作电源，操纵各种开关完成点火系统、起动系统、充电系统、雨刮系统、灯光照明系统、电动门窗、仪表、音响、中控门锁工作，充分展示车身电器系统的工作过程。 4、示教板上安装有故障设置和排除区，跟据实际运行工况设置有多种常风故障，可真实展现故障设置对各系统工作的影响。 5、示教板上绘有完整的各系统电路图，可直观学习整车电器系统的工作原理。 6、示教板上安装有与部件一一对应的检测端子，可使用检测仪器实时检测工况，测量出电压、阻值、电流、频率等信号参数。 7、可实现线路连接与动态演示功能。 8、实训台设置故障装置，便于学生考核。采用380流电源，发电机发电直流DC12V 9、材料要求：外观全新；附件齐全；功能良好。 10、附设备使用说明书。 二、实验台规格： 规格：2200×600×1800mm

1. 高压IGBT器件封装绝缘测试系统 针对高压IGBT器件内部承受的正极性重复方波电压以及高温工况，研制了针对高压IGBT器件、芯片及封装绝缘材料绝缘特性的测试系统（如图1所示），可实现电压波形参数、温度和气压的灵活调控，用于研究电压类型（交、直流、重复方波电压）、波形参数、气体种类、气体压力等因素对绝缘特性，具备放电脉冲电流测量、局部放电测量、放电光信号测量、漏电流测量及紫外光子测量等功能（如图2所示），平台相关参数：频率：DC~20kHz，电压：0~20kV，上升沿/下降沿：150ns可调，占空比：1%~99%，温度：25℃~150℃，气压：真空~3个大气压。  2.压接型IGBT器件并联均流实验系统 针对高压大功率压接型IGBT器件内部的芯片间电流均衡问题，研制了针对压接型IGBT器件的多芯片并联均流实验系统（如图3所示），平台具有灵活调节IGBT芯片布局，栅极布线，温度和压力分布的能力，可开展芯片参数、寄生参数以及压力和温度等多物理量对压接型IGBT器件在开通/关断过程芯片-封装支路瞬态电流分布影响规律的研究，以及瞬态电流不均衡调控方法的研究；平台相关参数：电压：0~6.5kV，电流：0~3kA，温度：25℃~150℃，压力：0~50kN。   图3 压接型IGBT多芯片并联均流实验 3.高压大功率IGBT器件可靠性实验系统 随着高压大功率 IGBT 器件容量的进一步提升，对其可靠性考核装备在测量精度、测试效率等方面提出了挑战。针对柔性直流输电用高压大功率 IGBT 器件的测试需求，自主研制了 90 kW /3 000 A 功率循环测试装备和100V/200°C高温栅偏测试装备（如图4所示）。功率循环测试装备可针对柔性直流输电中压接型和焊接式两种不同封装形式的IGBT开展功率循环测试，最多可实现12个IGBT器件的同时测试。电流等级、波形参数、压力均独立可调，功率循环周期为秒级，极限测试能力可达 300 ms，最高压力达220 kN，虚拟结温测量精度达±1°C，导通压降测量精度达±2mV。高温栅偏测试装备可实现漏电流和阈值电压的实时在线监测，最多可实现32个IGBT器件的同时测试。 4. 压接器件内部并联多芯片电流及结温测量方法及实现 高压大功率压接型IGBT器件内部芯片瞬态电流及结温测量是器件多物理量均衡调控及状态监测的基本手段，针对器件内部密闭封装以及密集分布邻近支路引起的干扰问题，提出了PCB罗氏线圈互电感的等效计算方法，实现了任意形状PCB罗氏线圈绕线结构设计，设计了针对器件电流测量的方形PCB罗氏线圈（如图5所示），实现临近芯片电流造成的测量误差小于1%；针对器件内部多芯片并联芯片结温测量，提出了压接型IGBT器件结温分布测量的时序温敏电参数法，通过各芯片栅极的时序单独控制（如图6所示），在各周期分别进行单颗IGBT芯片结温的测量，进而等效获得一个周期内各IGBT芯片的结温分布。在此基础上，完成了集成于高压大功率器件内部的多芯片并联电流测试PCB罗氏线圈以及时序温敏电参数测量驱动板的设计（如图7所示）。 5. 自主研制高压大功率电力电子器件 面向电力系统用高压大功率电力电子器件自主研制的需求，开展了芯片建模与筛选、芯片并联电流均衡调控、封装绝缘特性及电场建模以及器件多物理场调控等方面工作，相关成果支撑了国家电网公司全球能源互联网研究院有限公司3.3kV/1500A、3.3kV/3000A以及4.5kV/3000A硅基IGBT器件的自主研制，并通过柔直换流阀用器件的应用验证实验，同时也支撑了世界首个18kV 压接型SiC IGBT器件的自主研制。

随着社会的发展与进步，日益突出的能源供需矛盾不断将寻找清洁、高效、经济的新型能源材料推向研究前沿。热电材料是一类能利用热电效应，直接将热能（包括太阳能、地热、工业余热等能量）转换成电能的材料，由于热电转换技术便捷、环保等优势，在车载冰箱、深空探测器电源等领域具有不可替代的地位，受到科学家们的高度重视。而探索发现低成本、高丰度、低毒性的高效热电材料，是该领域基础研究的重点，是一项面临巨大挑战的研究工作。 吴立明2004年发明了独特且安全的固相合成方法——硼硫化法（J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4676-4681.），近期，课题组利用该方法，发现了一种新的四方相α-CsCu5Se3，并实现宏量合成。该材料拥有前所未见的独特晶体结构：Cs+由类中国结形状的Cu8Se8结构单元构筑的三维无限扩展结构，其中镶嵌Cs+金属阳离子。α-CsCu5Se3热稳定性好，表现出典型晶态固体的热传输行为，并遵循Umklapp散射机制，这与具有类液态的热传导行为的二元化合物Cu2-xSe完全不同。晶体学及热传输性能研究表明α-CsCu5Se3指出了一个有效抑制Cu+液体传输行为特征的方法。与吴立明老师2016年发现的高性能热电材料CsAg5Te3（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11431–11436）相比，α-CsCu5Se3的晶体单胞体积减小了30％，导致材料具有更强的原子间d轨道重叠作用，从而显著降低有效质量(m*)，这使得α-CsCu5Se3相比于CsAg5Te3实现了功率因子200％的增长，达到8.17 μW/cm/K2，是目前报道的碱金属富铜硫属化合物中最高值；同时，理论研究表明，由于结构中的Cu–Se软化学键和Cs+ 离子扰动作用，该材料具有很低的热导率。综合上述各方面因素，该化合物的本征热电优值ZT达到1.03（980 K）。进一步通过Sb掺杂优化热电性能的研究发现：Sb3+的孤对电子能够增大材料的晶格非谐性，有效增强Umklapp型散射，从而降低声子速度，使得α-Cs(Cu0.96Sb0.04)5Se3的晶格热导率进一步降低至0.40 W/m/K，热电优值ZTmax提升到1.30。该工作系统深入研究了α-CsCu5Se3体系结构和热电相关性能的关系，为低成本，高丰度，高性能硫属化合物材料的设计探索研究迈出重要的一步。

本发明一种方钴矿系热电材料的合成方法采用钴、锑、铁、镍、锡的氯化盐或硝酸 盐作原料，在内衬聚四氟乙烯的高压釜中于 140-190o C 进行反应，经过滤洗涤后进行热 处理最终制得所需产物，因此本发明方法具有原料便宜易得、设备简单、合成温度低、 工艺简单易于实现控制、产物粒度细、纯度高等优点。为制备高效热电转换器件提供优 质材料。

随着社会的发展与进步，日益突出的能源供需矛盾不断将寻找清洁、高效、经济的新型能源材料推向研究前沿。热电材料是一类能利用热电效应，直接将热能（包括太阳能、地热、工业余热等能量）转换成电能的材料，由于热电转换技术便捷、环保等优势，在车载冰箱、深空探测器电源等领域具有不可替代的地位，受到科学家们的高度重视。而探索发现低成本、高丰度、低毒性的高效热电材料，是该领域基础研究的重点，是一项面临巨大挑战的研究工作。 吴立明2004年发明了独特且安全的固相合成方法——硼硫化法（J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4676-4681.），近期，课题组利用该方法，发现了一种新的四方相α-CsCu5Se3，并实现宏量合成。该材料拥有前所未见的独特晶体结构：Cs+由类中国结形状的Cu8Se8结构单元构筑的三维无限扩展结构，其中镶嵌Cs+金属阳离子。α-CsCu5Se3热稳定性好，表现出典型晶态固体的热传输行为，并遵循Umklapp散射机制，这与具有类液态的热传导行为的二元化合物Cu2-xSe完全不同。晶体学及热传输性能研究表明α-CsCu5Se3指出了一个有效抑制Cu+液体传输行为特征的方法。与吴立明老师2016年发现的高性能热电材料CsAg5Te3（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11431–11436）相比，α-CsCu5Se3的晶体单胞体积减小了30％，导致材料具有更强的原子间d轨道重叠作用，从而显著降低有效质量(m*)，这使得α-CsCu5Se3相比于CsAg5Te3实现了功率因子200％的增长，达到8.17 μW/cm/K2，是目前报道的碱金属富铜硫属化合物中最高值；同时，理论研究表明，由于结构中的Cu–Se软化学键和Cs+ 离子扰动作用，该材料具有很低的热导率。综合上述各方面因素，该化合物的本征热电优值ZT达到1.03（980 K）。进一步通过Sb掺杂优化热电性能的研究发现：Sb3+的孤对电子能够增大材料的晶格非谐性，有效增强Umklapp型散射，从而降低声子速度，使得α-Cs(Cu0.96Sb0.04)5Se3的晶格热导率进一步降低至0.40 W/m/K，热电优值ZTmax提升到1.30。该工作系统深入研究了α-CsCu5Se3体系结构和热电相关性能的关系，为低成本，高丰度，高性能硫属化合物材料的设计探索研究迈出重要的一步。

 在可再生能源日益短缺及温室效应日趋恶劣的严峻形势下，Seebeck效应作为一种新的能源转化方式，可以有效地将日常生活及工业生产废热和不能被太阳能电池有效吸收的红外波段转化为亟需的电能，故而引起了科研工作者们的广泛关注。衡量热电材料能量转化效率的最重要的指标是其品质因子ZT(=S2σT/κ)，如何提高材料的品质因子是热电科研工作者们普遍关注的问题。     由于本征的纳米析出相以及价键非简谐性(bond anharmonicity)的存在, BiAgSeS具有非常低的本征热导率κ；然而，因其过低的载流子迁移率极大地限制了其功率因子S2σ。何佳清教授课题组巧妙地将在二维薄膜中广泛运用的调制掺杂(modulation doping)技术推广到三维块体BiAgSeS材料中，使用具有不同载流子浓度的异质晶粒构建三维复合结构，从而极大地提升了该材料中的载流子迁移率，使得功率因子S2σ相对于均匀掺杂的对照样品提升了约87%，进而显著地提升了BiAgSeS材料的热电转化效率。文章结合了透射电子显微术和理论计算对在n型BiAgSeS三维块体复合材料中运用调制掺杂改进载流子迁移率的物理机制做了深入的探讨；该工作对调制掺杂技术在三维块体热电材料中的广泛运用颇具启发意义。