半导体材料是现代科技发展和产业革新的核心, 随着高频、高压、高温、高功率等工况的日趋严峻及“双碳”目标的需要, 以新型碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等为代表的第三代半导体材料逐步进入工业应用。半导体产业的贯通以及市场规模的快速扩大, 导致摩尔定律正逐渐达到极限, 先进封装互连将成为半导体行业关注的焦点。第三代半导体封装互连材料有高温焊料、瞬态液相键合材料、导电胶、低温烧结纳米Ag/Cu等几个发展方向, 其中纳米Cu因其优异的导电导热性、低温烧结特性和良好的可加工性成为一种封装互连的新型方案, 具有低成本、高可靠性和可扩展性, 近年来从材料研究向产业链终端应用贯通的趋势非常明显。本文首先介绍了半导体材料的发展概况并总结了第三代半导体封装互连材料类别; 然后结合近期研究成果进一步围绕纳米Cu低温烧结在封装互连等电子领域中的应用进行重点阐述, 主要包括纳米铜粉的粒度、形貌、表面处理和烧结工艺对纳米铜烧结体导电性能和剪切性能的影响; 最后总结了目前纳米铜在应用转化中面临的困境和亟待解决的难点, 并展望了未来的发展方向, 以期为低温烧结纳米铜领域的研究提供参考。

研制了全光纤相干激光测风雷达系统，该激光雷达系统采用光纤激光器同步触发并发射人眼安全的1.5 μm激光信号，通过全光纤环形链路设计、高像质收发镜头与光楔垂直向上可扫描空间圆锥45°范围，采用双通道高可靠数据采集与处理模块实现对中低空三维矢量风场处理与反演。为满足激光雷达在户外高低温环境（?25 ℃～40 ℃）工作的适应性，对激光雷达系统热源模块进行了系统模型仿真，通过设计并研制热控模块和制冷模块，实现高低温环境工作的可行性。通过激光雷达在室内实验与室外风场标定实验，该激光雷达可测量最高风场高度3 km，风速精度优于0.36 m/s，风向精度优于±5°。

为精确地评估真空低温状态下大面积黑体辐射源的均匀性，设计了高灵敏度中波红外辐射计。给出了辐射校准的物理模型，详细分析了目标温度200 K和213 K的信噪比，得到真空低温下200 K和213 K目标信噪比分别为460 倍和1 492倍。设计了高信噪比测量200 K目标的总体方案，研制了高灵敏度真空低温环境下使用的中红外辐射计。采用透射式光学系统及温度系数匹配稳定的高刚性光机支撑结构，满足真空低温的环境条件。采用外置黑体标定中红外辐射计的温度/辐射响应度，创新性采用调制器兼顾内置定标辐射源，采用四级TE制冷中红外探测单元，配合高性能探测单元及80 倍动态范围的同步积分锁相放大器，获取大占空比的高质量方波信号用于辐射计算。实验结果表明：在温度77 K、真空度1×10⁻⁵ Pa真空低温环境下，测试213 K目标黑体辐射源，1 h内的信号不稳定度为0.24%；噪声等效温差（NETD）值为0.034 K；测量精度优于2%。中红外辐射计满足真空低温环境下高精度测试微弱目标的要求。

三维导电结构的低温、高结合力直写喷印是柔性电子复合器件制造应用所面临的挑战。本文基于银氨络合机理制备出可用于三维导电结构成型的无颗粒直写溶液，克服了金属颗粒团聚的问题，做到了长期保存。50 ℃低温烧结条件下，银氨络合溶液制备的导电纤维与银纳米颗粒溶液制备的导电纤维相比导电性能优异，电阻低至365 Ω/mm。银氨络合溶液直写制备的纤维结构与柔性基底之间有着强附着性，并具备良好的自堆叠特性，可以通过调节纤维堆叠层数在10层到50层变化，控制导电纤维的电阻在6.7~34.1 Ω/mm范围内改变。在不同饱和盐溶液建立的湿度环境下，对基于银氨络合溶液设计的湿度传感器进行测试，传感器展现出良好的湿度响应性能，迟滞低至3.2%，同时在湿度循环变化下实时响应效果优良。无颗粒直写溶液在制备柔性电子产品方面有着可观的前景，并且在运动检测和健康管理等领域有广泛的应用。