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集成微纳电子科学研究所

供稿: 编辑: 李晓雨审核: 武楠发布时间: 2022-05-10 阅读次数:

【团队介绍】

王业亮教授团队汇聚大批国内微纳电子科学领域的专家和中青年拔尖人才，在微纳电子材料与器件的制备、性能调控及应用集成等方面具有雄厚的科研实力。研究团队现有教师和博士后11名（含国家级人才4名），其中教授6人，博士生导师8人，博士研究生16名，硕士研究生8名。团队所有成员均具有海外学习和工作经历，多人拥有海外博士学位。每年招收博士/硕士研究生10人左右。

团队教师和博士后合影

团队依托于工业和信息化部低维量子结构与器件重点实验室、博盈彩票微纳量子光子创新中心，瞄准国际前沿、面向电子信息产业发展的重大需求，提出新原理、发展新材料、开发新技术、构建新架构、制备新器件，从原子到微纳尺度层面解决关键科学问题。实验室形成了由国家杰出青年获得者为带头人，国家优青、海外青年人才、特立学者为骨干的学术队伍。多项科研成果被Nature和Nature子刊等国际重要学术期刊作为研究亮点报道。

实验室位于中关村校区4号教学楼一层，实验面积300多平米，配备有分子束外延生长系统、磁控溅射、热蒸发镀膜机、激光直写曝光机、电子束曝光系统、多探针台、原子力显微镜、极端条件多功能扫描隧道显微镜等10余套高端设备，建有材料制备表征室、器件制备室、器件性能评价室、器件集成展示室等4个功能实验区，构建了“新材料——新器件——新系统”的全链条模式的实验平台。

【科研筑梦】

团队长期从事新型电子材料与器件的制备及应用研究，重视从基础研究走向应用研究的全链条发展布局，包括新型微纳量子结构的构建、物性测量和调控，新型纳米制备技术的研发，二维器件的光电特性研究、器件界面设计和性能预测、第三代半导体功率射频器件和柔性器件应用等。近几年，团队成员获国家发明协会创新二等奖一项、校优秀教育教学成果奖一项，在Nature、Nature Electronics、Nature Physics、Nature Communications、Science Advances、IEEE等顶尖学术期刊发表文章百余篇。

团队研究方向如下：

u 新型二维半导体的理论设计与器件集成

半导体材料与器件正在向高性能、低功耗、低成本方向发展，而我国硅基集成电路的上下游产业均受到不同程度的“卡脖子”限制。团队面向未来信息器件需求，探索二维半导体材料体系，发展大面积二维生长与制备技术，汲取仿生等智能概念，开发新原理器件与集成技术。当前聚焦新型二维半导体材料及光电器件，理论模拟并紧密结合实验研究，系统开展二维半导体材料的结构设计、能带工程、物性调控、器件集成等一系列基础应用研究，发展具有自主知识产权的二维半导体集成电路设计、制造等关键技术工艺，实现下一代新型半导体器件集成，助力解决“卡脖子”问题。

u 低维量子功能材料的构筑及物态调控

新型低维量子功能材料的构筑及物态调控是信息器件发展的核心需求。团队通过设计材料体系并优化生长工艺，制备了具有优异性能的新型量子功能体系；结合先进的测量和操纵技术，在原子尺度上实现对其中新奇量子物态的探测和调控，为未来信息器件的发展提供重要的科学依据。

u 纳米精密测量技术以及相关的前沿研究领域

发展超高真空技术、低温技术、量子调控技术，设计和开发满足未来高纯度、高质量纳米电子薄膜制备的新技术、新装备。结合先进的扫描探针显微镜表征技术，实现原子尺度上对纳米电子薄膜质量的高精度研究。

u 新型半导体器件工艺及应用

以晶体管为基础的电子革命经历了硅和锗、砷化镓和磷化铟为代表的第一代、第二代半导体材料，现在逐渐步入了以宽带隙半导体碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体材料与器件集成发展。宽带隙器件与集成系统高度匹配高功率、高频、高温等应用场景，将在5G基站、新能源电子、高压输电、手机快充等诸多方面发挥显著作用，在我国“碳达峰”“碳中和”等国家战略中扮演重要角色。国家在“十四五规划和2035远景纲要”中明确指出要大力发展碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体科技以及IGBT为代表的特色器件工艺。团队通过自主研发与改进新型宽带隙半导体的制备和加工技术，挖掘丰富宽带隙半导体体系，制备高性能大面积半导体材料，设计并优化相关器件构筑工艺，探索基于新型半导体器件的集成架构。

近5年代表性成果：

探索了影响宽带隙半导体的缺陷质量与改善方法，为新型宽带隙功率器件和集成方法提供科学依据；提出了在柔性衬底上新型器件的大面积阵列集成工艺兼容方法，具有低电压、柔性等多种优势集成；研究并制备了大面积类脑突触器件阵列。
首次提出了光场调控二维半导体材料的低功耗电子态，揭示了二维锑烯的原子褶皱结构与低功耗界面电子态的演化规律，解决了二维半导体材料的结构设计与功能修饰等难点问题。
研制了多种具有自旋电子学特性的新型二维半导体磁性材料，发现了一种奇特的自旋-层结构锁定的新型谷电子学特性。
构筑二维量子功能材料，并实现了对其新奇物态的探测和调控，发展了纳米操纵技术，首次在纳米尺度上实现了对一维受限势的调控。
利用二维原子晶体的自旋和超导的特性，通过二维原子晶体异质结的设计与原子操纵，实现自旋的低功耗集成。

团队获奖

【人才培养】

在学生培养及科研指导方面，团队以培养新时代有理想有担当的创新型人才为目标，团队内所有研究生导师对于所有在读研究生给予了手把手的科研、生活、学习指导以及资源支持，培养了多位能力出众的研究生，产出了一大批科研成果。

本科生培养

凭借尖端的实验设备和导师队伍，团队老师为本科生开设了多门开放实验课程，让本科生可以选择自己感兴趣的研究课题，提前进入实验室培养科研思维和能力。同时，团队多位老师担任了本科生班主任、学育导师等。

作为学育导师开展本科生指导工作

【国内外·学术交流】

在学术交流方面，团队建立了广泛的国际合作，与多所国内外高校和科研院所有着良好的合作交流，例如，意大利同步辐射中心、德国马普研究所、瑞士EMPA研究所、美国芝加哥大学、犹他大学、英国牛津大学、新加坡国立大学、法国巴黎索邦大学、瑞典乌普萨拉大学、瑞士苏黎世理工、香港大学等。团队老师经常带学生赴意大利国家同步辐射中心等国际中心，进行实验研究和访问。同时，实验室会定期举办国际会议，邀请国外著名专家到实验室交流并做学术报告。