目  录

第 1 章  钙钛矿光电芯片  1

1.1  引言  1

1.2  钙钛矿芯片的优势  3

1.3  钙钛矿图案化技术  5

1.3.1  钙钛矿图案化技术的主要挑战  5

1.3.2  钙钛矿直接图案化技术   6

1.3.3  钙钛矿间接图案化技术  18

1.3.4  钙钛矿图案化表征技术   21

1.4  钙钛矿光电芯片研究进展  23

1.4.1  钙钛矿探测器   24

1.4.2  钙钛矿晶体管  34

1.4.3  钙钛矿太阳能电池  37

1.4.4  钙钛矿发光二极管  41

1.4.5  钙钛矿忆阻器   45

1.4.6  钙钛矿激光器  49

1.5  钙钛矿单晶材料与芯片  55

1.5.1  钙钛矿单晶材料  56

1.5.2  钙钛矿单晶制备方法   58

1.5.3  钙钛矿单晶光电芯片   64

1.5.4  未来策略与方向   65

1.6  结论与展望   66

1.6.1  主要结论  66

1.6.2   展 望  67

参考文献  67

第 2 章 光子晶体传感器  75

2.1  光子晶体的发展历史  76

2.2  光子晶体的结构与性质  78

2.2.1  光子晶体的周期性结构   79

2.2.2  光子晶体的光学特性  80

2.2.3  光子晶体的电磁特性  81

2.2.4  光子晶体的生物学特性   82

2.3  光子晶体的制备  83

2.3.1  一维光子晶体的制备  84

2.3.2  二维光子晶体的制备   86

2.3.3  三维光子晶体的制备  88

2.4  光子晶体的功能调控  91

2.4.1  分子印迹光子晶体  92

2.4.2  基于金属有机框架的光子晶体  93

2.4.3  光子晶体光纤  93

2.4.4  荧光增强型光子晶体  94

2.4.5  生物增强型光子晶体   95

2.5    光子晶体传感器的制备与应用   97

2.5.1  光子晶体物理响应传感器  97

2.5.2  光子晶体生物传感器  99

2.5.3  光子晶体化学传感器  103

2.6  基于光子晶体的适配体传感器  106

2.6.1  适配体  107

2.6.2  适配体传感器的构建   108

2.6.3  适配体传感器的应用  108

2.6.4  小分子检测的光子晶体适配体传感器  108

2.6.5  癌症检测的光子晶体适配体传感器  110

2.6.6  病毒检测的光子晶体适配体传感器  112

2.7    结论与展望  115

参考文献  115

第3章 量子点芯片  124

3.1  量子点的发现与发展历史  124

3.1.1  量子点的发现与理论奠基   124

3.1.2  量子点合成工艺演化   127

3.1.3  材料体系  131

3.2  量子点芯片微纳加工技术  142

3.2.1  量子点图案化技术  142

3.2.2  量子点与硅基/柔性基底的集成  144

3.2.3  电接触与器件封装技术   146

3.2.4  规模化制造面临的挑战与解决方案  150

3.3  量子点芯片显示和照明应用  151

3.3.1  量子点在白光LED照明与广色域显示中的核心作用  152

3.3.2  量子点发光二极管：结构与性能优化  154

3.4  量子点场效应晶体管与光电探测器  161

3.4.1  量子点场效应晶体管的工作原理与结构  161

3.4.2  量子点在光电探测和红外成像中的应用  163

3.4.3  量子点光谱仪  165

3.4.4  新型计算范式：量子点神经形态器件  167

3.5  量子点在生物医学中的应用  169

3.5.1  生物相容性修饰与靶向功能化  169

3.5.2  荧光传感与疾病诊断   171

3.5.3  药物传送与光动力治疗   173

3.6  量子点受控辐射光源   176

3.6.1  量子点激光器  176

3.6.2  量子点单光子源  180

3.7  总结与展望  181

参考文献  182

第 4 章 X 射 线 成 像 芯 片   211

4.1  引言   211

4.2  X射线成像技术  212

4.2.1  高能射线与物质的相互作用  212

4.2.2  胶片增感屏技术  214

4.2.3  计算机X射线摄影技术   215

4.2.4  基于平板探测器的X射线成像技术  216

4.2.5  计算机断层扫描X射线成像技术  218

4.3  X射线成像材料  220

4.3.1  闪 烁 体  220

4.3.2  X射线光电半导体  250

4.4  X射线成像芯片制备技术   260

4.4.1  TFT基板制备技术   260

4.4.2  C M O S 基 板 制 备 技 术  263

4.4.3  X射线成像芯片键合技术  265

参考文献  269

第 5 章 相变存储器   276

5.1    相变存储器原理  277

5.1.1  相变存储器的发展  277

5.1.2  相变存储器概念及其特性  279

5.1.3  相变存储器的工作原理   280

5.2  相变存储器材料  281

5.2.1  硫系化合物  281

5.2.2  掺杂与改性材料(如N、O掺杂GST) 296

5.2.3  相变存储器器件性能研究  299

5.3  相变存储器失效机制  306

5.3.1  失效类型与机理分析   306

5.3.2  失效表征方法  336

5.4  相变存储器的研究前沿和应用拓展  341

5.4.1  新型相变材料体系  342

5.4.2  器件结构的创新设计   343

5.4.3  计算模拟方法的创新发展  344

5.4.4  存储器件与类脑芯片领域的应用转化  345

参考文献   346

第 6 章 微 流 控 芯 片   351

6.1  微流控芯片概述  351

6.1.1  微流控芯片技术的原理   351

6.1.2  微流控芯片的发展历程   352

6.2  微流控芯片材料  354

6.2.1 硅   354

6.2.2  玻璃和石英  354

6.2.3  聚二甲基硅氧烷  355

6.2.4  水 凝 胶  355

6.2.5 纸  355

6.3  硅微流控芯片  356

6.3.1  硅微流控芯片的加工工艺  356

6.3.2  硅微流控芯片的应用   358

6.4  玻璃微流控芯片  358

6.4.1  玻璃微流控芯片的加工工艺  359

6.4.2  玻璃微流控芯片的应用   359

6.5  PD MS微流控芯片  360

6.5.1  PD MS微流控芯片的加工工艺  360

6.5.2  PD MS微流控芯片的应用  362

6.6  水凝胶微流控芯片  364

6.6.1  水凝胶微流控芯片的制作  364

6.6.2  水凝胶微流控芯片的应用  365

6.7  纸微流控芯片  367

6.7.1  纸微流控芯片的制作工艺   368

6.7.2  纸微流控芯片的形状与结构设计  374

6.7.3  纸微流控芯片的检测原理  375

6.7.4  纸微流控芯片的反应液优化  377

6.7.5  纸微流控芯片在水质检测中的应用  378

6.7.6  纸微流控芯片智慧监测系统的开发  386

6.8  微流控芯片的前景与展望   391

参考文献  391

第 7 章 生 物 芯 片   394

7.1    生物芯片概述  394

7.1.1  生物芯片的定义与分类   394

7.1.2  生物芯片的发展历程与里程碑  396

7.1.3  生物芯片与传统电子芯片的异同  398

7.2  生物芯片的核心技术  399

7.2.1  微阵列技术与微流控技术  399

7.2.2  表面化学修饰与生物分子固定  402

7.2.3  信号检测技术：光学、电化学、质谱  404

7.3  生物芯片材料及制造   411

7.3.1  常用基底材料  411

7.3.2  微纳加工工艺  416

7.3.3  生物相容性与封装技术   419

7.4  生物芯片的应用领域   422

7.4.1  基因芯片：高通量测序与疾病诊断的深度融合  423

7.4.2  蛋白质芯片：癌症标志物检测与药物筛选  427

7.4.3  细胞芯片：器官芯片与毒性测试  429

7.4.4  环境监测与食品安全检测   434

7.5  挑战与未来趋势  438

7.5.1  技术瓶颈：灵敏度、集成化与成本  438

7.5.2  人工智能驱动的数据分析与芯片智能化  439

7.5.3  可穿戴生物芯片与个性化医疗  440

7.5.4  伦理与商业化路径探讨   443

参考文献  444