随着后“摩尔定律”时代的到来，从互联网到物联网到智联网的逐渐兴起，微电子器件从追求更小的线宽向寻找更理想的沟道材料发展，特别是能够承载更高的功率密度、具有更高效率的半导体材料；光电子领域从光纤通讯逐渐向显示、照明、通讯融合发展，特别是与移动、可穿戴、低功耗等解决方案兼容的材料与器件；此外，光电子与微电子的进一步深入融合，也将是未来光电信息产业发展的核心与基础。我国的集成电路一直在追赶国际先进水平的路上，在新一代半导体技术上能否实现跨越发展，是一个非常值得认真思考的命题。基于我国过去四十多年在半导体技术的积累，在新一代半导体技术上走出一条自主创新之路，已经具备可能性。以 GaN、AlN、SiC 为代表的宽禁带半导体材料，由于具备禁带宽度大、电子迁移率高等优异性能，正在逐渐取代第一代半导体材料（Si、Ge）和第二代半导体材料（GaAs、InP），成为下一代半导体纳米功能器件的核心支撑材料。它正在迅速推进激光显示产业、军用相控阵雷达产业、智能电网产业、高功率宽带无线通信产业的快速发展，预计到 2020 年将形成万亿美元的市场

近二十年来，III 族氮化物半导体材料以其宽带宽覆盖范围、强极化、抗辐照等多项优异的材料性能在半导体照明、微波通讯和电力电子等领域取得重要的研究进展，并实现了巨大的市场价值。材料是基础，而精确的外延控制是实现高质量材料的关键，尤其是原子层级上的外延控制更是实现高质量量子结构的前提。1、 InGaN 单原子层面内原子的规则排列及其单光子源由于 InN 和 GaN 较大的键能差异，InGaN 的外延，尤其是高 In 组分 InGaN的外延一直是一个难题，且 InGaN 的合金无序严重，实现合金有序的结构具有很大的挑战性。从单原子层的外延研究出发，利用表面原子的重构，我们实现了 InGaN 单原子层面内 In、Ga 原子的规则性排列。同时，利用超薄量子结构实现强量子限制，得到了光泵浦单光子发射。2、 基于 GaN 超薄量子结构的电子束泵浦紫外光源AlN 的超宽禁带使得 III 族氮化物半导体是实现大功率紫外光源的优选材料之一，但是高 Al 组分 AlGaN 的 p 型掺杂非常困难，在 UVC 波段、尤其是230-260nm 波段尤甚。我们利用超薄 GaN 量子阱结构，采用电子束泵浦的方法避免 p 型掺杂，实现了 230-280nm 波段的深紫外光源，在 260nm 波段实现的紫外光源功率超过 2W

半导体材料的光电学性质取决于其电子能带结构。深入研究材料的电子能带特征，并进一步优化调整，是能否实现半导体材料先进光电功能的关键因素。报告将针对宽禁带氧化物半导体，汇报调控其能带结构以优化其光电性能的研究工作，并讨论表征分析点缺陷电子行为及其关键参数对实现氧化锌基半导体材料的高效 p-型掺杂的积极意义。报告也将探讨能否通过研发新的针对半导体体内点缺陷的单体表征仪器设备与技术，解决现有宽禁带半导体缺陷杂质调控研究的方向性问题和策略性问题，以推动我国宽禁带半导体光电材料与器件研究的整体进步与发展

半导体激光器具有寿命长、电光转换效率高、体积小的优点，在激光加工、医疗、显示和照明等领域具有巨大的应用潜力，大功率半导体激光是现代激光技术发展的重要基础，具有战略性的发展意义。但由于半导体激光器光单元器件功 率较小、功率密度低、光束质量不理想，制约了其在激光加工、高能激光泵浦以及作为直接光源在激光武器等领域的应用，已成为国际上的重大瓶颈技术问题，世界主要发达国家均将其列入国家级发展计划。大功率半导体激光芯片如何同时实现高功率、高电光效率和高工作温度。在维持较高功率水平的同时，努力提升电光效率与工作温度，降低功率重量比与功率体积比，近 10 年来，半导体激光器的综合指标发展十分迅速，通过优化芯片外延结构、器件工艺、芯片封装及合束，实用化阵列器件输出功率提升了 4 倍，电光效率维仍持在 70%；单管器件输出功率提升了 3 倍，85℃下的电光效率仍高于 60%，功率光束质量比提升了 2.5 倍，功率重量比与功率体积比降低近 10 倍。大功率半导体激光如何提升光束质量。基于窄带滤波片及衍射光栅的光谱合束是近几年国际研究热点，相对于常规合束，其优势在于合束光束质量与单元光束质量相近

以第五代移动通信（5G）系统、数据中心、物联网为代表的新兴信息产业正在成为新一轮科技革命和产业变革重要推动力。我国在“十三五”规划中明确提出要把上述战略性新兴产业摆在经济社会发展的突出位置。作为信息行业的核心支撑保障，高性能光电子芯片的自主化研发与生产具有重要战略意义。 面向当前短期发展（5 年）需求——着力推进产业升级我国在光通信系统、设备及光模块领域已经取得显著成果，在国际产业界中占有越来越重要的地位。但是在光通信芯片领域，以高速激光器、调制器、探测器为代表的高端核心芯片技术被美日垄断，我国在系统和模块中采用的光电子芯片基本完全依赖进口。能否实现 5G 等关键领域的顺利部署取决于我国在高端光子芯片技术的自主化研发和产业化能力。在传统国际化分工市场中，我国长期处于低端芯片制造国以及高端芯片进口国地位，高额利润被先 进国家赚取，我们需要付出高昂的成本才能获得相关产业的发展。而在当前单边主义的背景下，高端芯片存在被彻底禁运的可能，由此带来的将是我国相关产业的停滞，这将极大影响我国战略性产业的发展。可以说，高端光子芯片的自主化研发和生产将是影响我国信息化布局乃至国际民生的重要问题