春夏之交，万物竞秀。5月17日至19日，第二届全国智能材料与光电子器件研讨会在宁波举行。本次会议由甬江实验室、先进材料与器件创新平台联合主办，甬江实验室功能材料与器件异构集成研究中心主任万青担任大会主席。会议共设一场开幕式暨主论坛，六场分论坛，累计百个学术报告。来自百余家高校院所、创新平台的近400位专家学者出席，聚焦“智能材料与光电子器件”前沿领域，分享最新学术进展，探讨具有应用价值的关键技术，共话产业新未来。
开幕式上，甬江实验室主任崔平对专家学者的参会表示热烈欢迎。她指出，智能光电子技术正以惊人的速度推动着学术界和工业界的创新，进而改变人类生产生活方式。然而，随着技术的深入发展，一些关键科学问题和技术难题亟待我们共同面对和解决。甬江实验室作为浙江省面向未来布局的新型研发机构，已在电子信息材料与器件、前沿材料、智能制造等领域进行了布局。同时，在调研了国内外大量科研和产业需求后，谋划建设信息材料与微纳器件制备平台，确立了“异质集成”和“光电共封装”为平台特色能力，将于今年年中投入使用并对外开放。届时平台不仅能支持前沿工艺技术开发，还能提供先进的验证手段和系统的解决方案。甬江实验室期待与同行携手，共同推动智能光电子技术创新与发展。
在主论坛报告环节，来自清华大学、电子科技大学、中国科学院半导体研究所、浙江大学、复旦大学、甬江实验室等8位专家学者，围绕“智能材料与光电子器件”领域前沿成果、热点研究方向，以及产业和市场应用关键技术等，分享了精彩的学术成果、真知灼见。
高纯度半导体碳纳米管的制备与应用
魏 飞
清华大学化学工程系教授
无论是《三体》中的削铁如泥的“纳米飞刃”，还是《流浪地球2》中“太空天梯”，都需要密度小、强度极高的超级材料。而由碳原子组成的管状结构纳米材料，这种已知的理论上力学强度最高和韧性最好的材料，被认为是不二之选。
魏飞教授有着二十多年碳纳米管研究经验。2013年，他的团队成功制备出了单根长度超过半米，且具有完美结构的碳纳米管。眼下，正在研制长度在千米级以上的结构完美碳纳米管。谈及碳纳米管在未来的前沿探索，他表示，控制好结构，碳纳米管或将成为下一代芯片、锂电池导电剂、导电线等的关键材料。
类脑计算与智能
施 路 平
清华大学类脑计算研究中心主任
相较于传统意义上的人工智能，类脑计算通过模仿人类大脑的运作方式，让计算机软硬件实现信息高效处理，同时具有低功耗、高算力的特点，被视为引领下一代人工智能的主流计算模式。
这些年，类脑智能技术已经取得了很大进步，但其概念与研究范式仍在持续拓展与深化。施教授认为，探索大规模混合神经网络（Hybrid Neural Network, HNN）的设计、优化方法以及构建训练数据集将成为未来的重要研究方向，具有极高的研究价值和广阔的应用前景。
清华大学类脑研究主要采用“大脑”和“电脑”双脑驱动的发展战略，以计算机为主体，融合脑原理，从理论、芯片、软件、系统、应用五个方面协同发展。基于此，清华大学设计构造了全球首款异构融合类脑计算芯片——“天机芯(Tianjic)”。并发展了全球首款商用类脑计算机芯片，且率先实现应用落地。
在施路平看来，大脑作为人类智慧的集结，是已知的宇宙当中最复杂的产物。施路平称，真正要从脑科学借鉴，才有可能受到新的启发，在科研上取得突破。而从0到1之后，一定要有闭环，要应用起来，创新才有生命力，才能形成战略竞争力。
面向类器官再生的微纳操控智能系统
高 会 军
甬江实验室智能控制与系统研究中心主任
类器官是，由成体或诱导干细胞在体外培育的、保有组织器官结构与功能的细胞团，在生物医学领域具有广泛应用，是国际前沿热点方向。高会军教授向与会者介绍了面向类器官再生的显微操作智能控制方法、系统及应用。
据了解，针对类器官再生机理复杂、生长轨迹控制难、细胞操控精度低等难点问题，高会军团队基于智能控制与显微操作技术，研究类器官再生模型构建、类器官生长智能控制、类器官细胞显微操作等理论与方法，建立面向类器官再生的显微操作智能系统。
在甬江实验室，智能控制与系统研究中心正在向“类器官再生控制”这一“从0到1”的难题发起挑战。目前，科研人员已揭示了类器官再生过程中关键的信号通路，突破了面向细胞和组织片段的显微操作技术，建立了类器官再生过程的智能控制新体系，构建了肿瘤类器官样本库，研制了面向类器官再生的智能制造仪器第二代样机，并实现了肿瘤类器官的标准化批量制造。目前，团队正和宁波一些医院合作，加速类器官在药物研发、个体化诊疗、器官修复及移植、生物制剂制备等生物医药领域的重要应用。
量子点光电材料与器件及其类智能应用
王 志 明
电子科技大学基础与前沿研究院院长
2023年的诺贝尔化学奖授予了三位“发现和合成量子点”的科学家。在当今的材料应用领域中，纳米科学技术发展中的多个里程碑式工作也来自于量子点相关研究，量子点已经成为备受瞩目的技术革命之一。王志明教授所研究的液滴外延技术就是为量子信息前端和后端提供了技术基础。他和团队成功将半导体胶体量子点作为光电材料，用于组装和实现高性能、高稳定性的光电器件，包括量子点太阳能电池、光电化学电池、太阳能聚光器等。
据悉，王教授及研究团队正在探索胶体量子点(Quantum dots,QDs)和二维材料（2D材料）异质结在光电探测器领域的应用，以期通过开发新材料和优化器件结构令光电探测器实现超高增益、从紫外到红外波段的高响应度和高探测率。
氧化物光电材料与器件
万 青
甬江实验室功能材料与器件异构集成研究中心主任
功能材料异质异构集成，被认为是后摩尔时代信息技术发展的必由之路。万青研究员以“氧化物光电材料与器件”为题，与大家分享自己20多年的科研历程，从smart-cut技术制备铌酸锂/钽酸锂单晶薄膜，到ZnO纳米线的真空电子场特性，从SnO2纳米线的锂离子存储特性，到氧化物突触晶体管。
据介绍，万青团队在LiTaO3单晶薄膜、纳米线锂电池应用、氧化物神经形态器件及其类脑芯片应用领域取得多项国际原创科研成果。“跑出了第一棒，也想接好最后一棒。”怀着将自己的原创研究落地应用的梦想，万青于近期加入甬江实验室，组建功能材料与器件异构集成研究中心，力争在类脑器件与三维异构智能芯片前沿领域取得0到1的原创成果，解决功能单晶薄膜转移/集成与器件应用领域产业关键技术难题。
大规模光子集成芯片：发展与挑战
时 尧 成
浙江大学光电科学与工程学院副院长
硅光集成是集成光学领域中最受关注的主流技术之一，特别是其CMOS工艺兼容性与超高集成密度使得超大规模光子集成成为可能，被认为是支撑未来光互联、光计算、光测量、光传感等信息光电子应用的关键技术，具有广阔的应用前景。为满足日益复杂且多样化的实际需求，亟需突破单元器件性能瓶颈和功能芯片集成规模。
目前，研究人员正对光通信器件，光互连、光传感用光子集成芯片的研究，在多通道片上高速光互连芯片、片上相控阵激光雷达扫描芯片、高性能波导微腔等领域取得了多项重要进展。
值得一提的是，在近期举行的2024中关村论坛重大成果专场发布会上，由北京大学、中国科学院微电子研究所、浙江大学等组成的科研团队研制的国际上最大集成规模的光量子芯片作为重大成果之一亮相。超大规模集成的光量子芯片的研制，对于集成光量子芯片领域具有重要意义。在硬件层面，它具备了晶圆级芯片加工能力，在架构层面可充分利用图的高度可视化功能和强大数学工具包，可为量子计算机的研制提供可扩展、可编程、高稳定的量子芯片内核。
氮化镓材料与器件中的碳杂质和点缺陷特点
赵 德 刚
中国科学院半导体研究所研究员
氮化镓（GaN）基材料被称为第三代半导体，其光谱范围覆盖了从近红外、可见光到深紫外全波段，在光电子学领域有重要的应用价值。GaN基蓝光LED的发明引发了照明技术和产业的革命，三位日本学者因此获得了2014年诺贝尔物理学奖。而GaN基激光器在激光显示、激光照明、激光加工等领域有重要的应用，更是高难度的光电子器件，受到了广泛关注。
赵德刚研究员坚守氮化镓基光电子材料与器件研究二十余年，他从分析GaN基激光器的主要难点——碳杂质、点缺陷出发，深入探讨了材料外延、结构设计和器件工艺等技术。据悉，赵德刚团队研制出高性能GaN基蓝光激光器室温连续输出功率2W，电注入激射波长384nm。这是该团队团队在实现波长小于360nm的AlGaN紫外激光器突破之后取得的又一重要进展。
铌酸锂类神经形态铁电畴壁器件
江 安 全
复旦大学微电子学院研究员
正如诺贝尔物理学奖得主Herbert Kroemer的名言：“界面即器件”，铁电畴壁是一种非凡的功能性界面，为纳米电子学带来革命性的变化，促使铁电畴壁存储器有望成为非易失性存储器中的绝佳候选者。
为了进一步推动这一领域的发展，江安全研究员重新审视了铁电畴壁在高密度信息存储中的前景，包括挑战和机遇，并讨论了未来的几种商业化途径。在他看来，基于畴壁导电的固态演示器件显示出可与市场上新兴非易失性存储器相媲美的性能，但还需要更多的成熟技术来验证该技术从实验室到工厂的可行性。
除主论坛外，本次研讨会设有多个分论坛，包括光电子集成与器件论坛、半导体技术与器件论坛、纳米工艺与器件论坛、智能传感器与应用论坛、神经形态器件前沿论坛、青年科学家论坛，为学术界、产业界与会者提供更多了解智能材料与光电子器件领域前沿的机会，以及交流探讨、互学互鉴的平台。
本次大会也为青年科研人员搭建了展示才华的舞台，特别评出“科学创新奖”、“优秀墙报奖”、“学术新锐奖”等，以鼓励更多青年才俊，为推动形成新质生产力、实现高水平科技自立自强贡献智慧和力量。
值得一提的是，本次研讨会的召开恰逢甬江实验室成立三周年纪念日。专家学者们受邀参观实验室园区，特别是刚入驻甬江实验室创园的信息材料与微纳器件制备平台。大家表示，将以此次活动为契机，加强沟通交流，寻找共赢发展合作机遇。
