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研究内容

本实验室依托南京邮电大学电子科学与技术一级学科博士点和博士后流动站、电磁场与毫米波技术省重点学科,采取产学研运作模式,利用南京邮电大学在通信和射频微纳电子技术领域的研究优势、成果积累及其创新能力,根据我省在无线通信、集成电路及光伏等相关产业的现状与发展趋势,大力开展毫米波及通信技术、能量采集与无线携能通信、微纳机电系统、微纳电子材料与器件等方向的研究,抢占技术制高点,大力推进成果提升、关键技术攻关和成果转化,并推进该领域高层次人才的培养和引进。

力争把江苏省射频与微纳电子实验室建设成为国内领先、国际有特色的基础研究、技术研发、产品设计、成果推广以及人才培养的基地。射频与微纳电子实验室的技术发展方向如图所示,主要包括:

                     

 

射频与微纳电子实验室研究方向

1毫米波及通信技术方向

该方向针对未来无线通信技术在高速、集成等方向的需求,开展微波与毫米波电路的集成技术、毫米波天线技术和毫米波蜂窝移动通信技术三个方向的研究。

微波与毫米波电路的集成技术

研究基于基片集成波导的E型场集成技术;研究基于基片集成非辐射介质波导的H型场集成技术;研究基于E型场集成和H型场集成的融合技术,采用E型场集成和H型场集成的融合技术实现射频毫米波电路中天线、滤波器、功分器、耦合器、频率选择性表面等器件的高度集成;研究基于超深亚微米和纳米CMOS工艺的低成本、高性能射频器件和电路的建模和设计技术,设计更紧凑的系统级微波与毫米波集成电路;实现面向毫米波移动通信的基片集成电路系统。

毫米波天线技术

研究新一代无线通信中的的高性能、宽频带、小型化天线;研究多输入多输出系统中的大规模阵列天线、多极化天线等;研究波束赋形阵列天线,通过波束赋形的定向增益补偿毫米波传播的路径损耗;研究基于CMOS芯片技术实现相控阵天线系统。研究基于天线辐射特征的信道估计算法。针对毫米波的波长短,更有利于采用空间复用技术和多天线技术的特点,研究毫米波宽带高维阵列多天线系统。

毫米波蜂窝移动通信技术

研究毫米波蜂窝通信中的电波传播与信道建模,给出毫米波蜂窝系统的可行性分析;研究异构毫米波蜂窝网的网络方案,以及快速小区切换与路径切换的关键技术,提高毫米波蜂窝网的可靠覆盖范围。研究定向中继和动态双工技术,提高毫米波蜂窝网的鲁棒性。研究由于依赖高度定向的传播而带来的毫米波系统的同步问题与信道跟踪问题。研究基于时分双工的频分多址技术。研究由于高频信号多普勒扩展较大扩展带来的信号追踪问题。

2能量采集与无线携能通信

该方向针对未来无线通信技术对绿色能源、低功耗和高续航能力的要求,重点研究能量转换材料和器件、能量的无线传输技术和能量与信息的无线共传。

能量转换材料和器件

围绕AlGaN/GaN 高迁移率晶体管和AlN薄膜的能量转换器件,本实验室将研究A1GaN/GaN HEMT器件对物理、化学等环境变化的感知机制,针对不同的环境条件,通过对HEMT衬底或栅极结构设计与成分改造来提高传感器件的灵敏度;掌握柔性衬底沉积高质量AlN薄膜的核心技术,获得高转换效率的振动发电器件,实现苛刻环境下的能量自供给电子产品;

低功耗磁共振能量无线传输技术

本实验室拟深入研究基于磁共振方式的无线电能传输技术,在能量无线传输技术方面取得突破,我们将深入研究天线高效耦合技术、高效率发射芯片技术、低功耗高效率接收芯片技术和多终端智能管理技术。开发低功耗、低开启电压的能量收集和无线传输集成电路。最终成功实现远距离、高效率的电能无线传输,满足未来无线通信的需要。

能量与信息的无线共传

本实验拟针对需要能量和信息共传的分布式低功耗传感网络,生物体植入设备,水下探测和采集系统等场合,将无线能量传输和高速无线数据通信技术相结合,将MIMOOFDM,超宽带天线和磁共振能量传输融合,重点开发包含自动频率跟踪,阻抗匹配,信道识别均衡的宽带携能通信系统。

3射频微纳机电系统

该方向针对未来无线通信系统对智能化和小型化方面的要求,开展射频微纳机电系统在未来无线通信系统中的应用研究,重点研究其机械、电和磁能作用下的射频微纳机电系统的物理机制、开关功能电路和工艺集成技术。

射频微纳机电系统相关物理机制

为了克服目前微纳机电谐振器、滤波器固有频率不能太高、常压下品质因数降低、对工艺误差和环境变化适应性差等缺点,本实验室拟将微纳机电谐振器、滤波器及其鲁棒控制电路、同其它功能电路做在同一块硅片上,形成真正的用于信号处理的单片集成微纳机电系统。同时,建立微纳机电系统梁结构(包括悬臂梁和固支梁)在微波激励下的理论体系,探索电容式薄膜结构中的梁结构对共面波导特性阻抗的影响及其物理机制。

射频微纳机电器件及相关功能电路

本实验室拟针对射频微纳机电开关、功能电路及其与CMOS工艺的集成技术相关问题进行研究。具体包括,设计射频微纳机电开关及其相关的功能电路,设计与射频微纳机电开关相关的RF功能电路;设计电路集成的前道和后道工艺流程,重点研究RF开关阵列和阻抗匹配网络等集成电路的设计、制作和封装。开发出低损耗低功耗的射频微纳机电开关和移相器等器件,并进行成果转化。

射频微纳机电系统工艺集成技术

重点研究把传统的体硅加工工艺应用到射频微纳机电系统的制造中,包括把表面牺牲层工艺、溶硅工艺、深槽刻蚀与键合工艺相结合,把SCREAM工艺、LIGA加工工艺、厚胶与电镀相结合的金属牺牲层工艺、MAMOS(金属空气MOSFET)工艺、体硅工艺与表面牺牲层工艺相结合等。为射频微纳机电系统的加工手段提供多样化的选择。

4微纳电子材料与器件

在未来无线通信系统中,电池的续航能力是一个重要的考虑指标。本实验室立足国际研究前沿,拟从材料和器件层面,对小型化高效碳基太阳能电池开展深入研究,为未来无线通信系统提供绿色和高续航能力的能源供应,着重研究太阳能电池用的低维微纳材料和柔性透明电极材料的制备和光谱频率的转换。

低维微纳电子材料

基于当前实验合成及理论预言的新型微纳材料,本实验室将研究新型钙钛矿型多铁薄膜材料,研究其光学、电学、力学等性质,并利用外加磁场控制电极化或通过外加电场调控磁化,为器件的设计提供一个新的自由度,从而能够促进微电子器件的多功能化、集成化、微型化,并可推动微电子和信息技术的发展。

碳基叠层太阳能电池

研究碳基纳米结构及其衍生结构、耦合结构的纳电子效应,进行碳基叠层太阳能电池设计。顶层的宽带隙电池吸收高频光子,底层的窄帯隙电池吸收低频光子。在太阳能电池表面镀上多层的转光薄膜,上层实现高频光子向中频光子的转换,下层实现低频光子向中频光子转换,并且在低频光子向中频光子转换的同时实现高低频同时向中频光子协同增强转换的效果。将合成的薄膜应用到太阳能电池表面为制备新型太阳能电池器件奠定基础。

柔性透明电极材料

柔性透明电极将透明聚合物衬底和附着在透明衬底上的金属纳米线薄膜和石墨烯薄膜的叠层,优化金属纳米线薄膜和石墨烯薄膜通过叠层达到协同效应,制备出具有较高的透光率、较小的电阻和良好柔韧性的柔性透明电极。