可延展柔性光子/电子集成器件及转印技术

基于无机半导体材料的光子/电子集成器件,是现代信息系统的重要组成部分和基础支撑.人与信息的交互融合是信息技术的主要发展方向,这种新的信息交互手段对电子集成器件提出了可延展柔性化的需求,以实现物理世界、信息数据和人类社会资源的综合利用.可延展柔性化的集成器件,可突破传统刚性无机集成器件不可变形、无法与人体曲面环境集成的瓶颈,极大拓展了传统半导体器件的物理形态及应用范围,也必将在健康医疗、脑机融合、物联网等领域产生巨大影响.本文对可延展柔性光子/电子集成器件的基本原理和设计方法进行了详细介绍,并以大脑、心脏和皮肤可集成的可延展柔性无机电子集成器件为例展示了其在生物医疗方面的应用价值,然后介绍了可延展柔性光子/电子集成器件的转印制备技术,最后展望了其未来发展方向.     

非硅微电子学:锗与锗锡场效应晶体管

本文讨论了非硅微电子学,即在硅衬底上利用非硅沟道材料实现互补型金属氧化物半导体(Complememaw Metal Oxide Semiconductor,CMOS)集成电路的微电子科学与技术.文章重点综述了高迁移率锗与锗锡沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)以及隧穿场效应晶体管(Tunneling Field Effect Transistor,TFET)的研究进展.锗与锗锡具有比硅(Si)材料高的空穴和电子迁移率且容易实现硅衬底集成,是实现高迁移率沟道CMOS器件的理想备选材料.通过调节锡组分,锗锡材料可实现直接带隙结构,从而获得较高的带间隧穿几率,理论和实验证明可用锗锡实现高性能TFET器件.本文具体分析了锗锡MOSFETs和TFETs器件在材料生长、表面钝化、栅叠层、源漏工程、应变工程及器件可靠性等关键问题.     

周国富教授

周国富教授,国家"千人计划"专家,广东省第二批"领军人才",华南师范大学教授、博士生导师,荷兰皇家飞利浦特聘首席科学家,深圳市国华光电科技有限公司创始人、董事长,教育部类纸显示技术创新团队带头人,绿色光电材料、器件及平板显示领域著名专家,全球电子纸显示技术重要发明人之一     

国家重点研发计划——“电子纸显示关键材料与器件项目”获批立项

正经过一系列严密评审筛选,由华南师范大学牵头主持的国家重点研发计划2016年度项目“电子纸显示关键材料与器件项目”已正式立项.这是华南师范大学首次作为首席单位主持的国家级重大科技项目.该项目聚焦电润湿电子纸显示技术,从根本上突破彩色和视频这2项现有电泳电子纸产品的显示性能瓶颈,将会带来一场“屏幕革命”,意味着今后智能手机等电子产品不仅会更省电、更轻薄,并且将在此类电子产品上实现传统彩色打印纸所独     

光通信器件的发展历史、现状与趋势

 从行业和技术的角度概述了光通信器件的发展现状,介绍了中国光通信器件的发展水平,分析了中国光通信器件与国际领先水平的差距。分析表明,光集成技术是未来光器件的主流发展方向,Ⅲ-Ⅴ族材料和硅基材料被业界普遍看作未来光集成技术的两大阵营,将改变光器件的设计和未来。     

Si(100)和Si(111)衬底上的同质分子束外延

由于硅材料在大规模集成和微结构器件中应用最广,工艺最成熟,以硅为基础的分子束外延材料因此而倍受关注.例如,在硅衬底上外延生长Ⅲ-Ⅴ族半导体和在Ⅲ-Ⅴ族半导体上生长硅,有可能使微电子器件和光电子器件集成在同一芯片上;硅/绝缘体/硅和硅/硅化物/硅单晶结构的生长是实现三维集成、提高集成度的有效途径之一.根据现在已有的实验结果和文献报导,要获得一个界面缺陷少、电学和光学特性优良的异质器件,衬底表面的清洁处理和同质分子束外延生长一个缓冲层是器件制备过程中极为主要的.本文选用φ39mm、n型的Si(100)和φ34mm、p型的Si(111)单晶片为衬底,探讨了它们的清洁处理和同质生长条件.     

近零介电常数材料中的非线性光学效应研究进展

非线性光学效应在现代光子学中具有极其重要的应用,但通常非线性光学效应需要强的激光光源及长的光与物质作用距离,这些需求与现代芯片上可集成光学器件构架以及超表面器件是不符的.因此,获得更强非线性性质的材料是实现低功耗、小型器件应用的关键一步.近年来,一种介电常数消失的新型材料体系,即近零介电常数材料,被报道在亚波长传播长度...     

平面非周期聚焦光栅的模拟设计

使用严格耦合波分析和有限元模拟方法,设计了一种新颖的亚波长非周期高对比折射率光栅(HCG).该HCG的结构参数在1.55μm波长能同时满足在Si材料上制作聚焦反射镜和在Ga N材料上制作聚焦透镜,且具有符合微电子工艺的平面结构.模拟结果显示,2种HCG都具有大的数值孔径、很高的衍射系数和优秀的聚焦能力.由于具有相同的HCG结构参数,聚焦透镜和反射镜可以在制作工艺上使用同一光刻掩模版,这对需要聚焦功能的器件,尤其是Si和III族氮化物集成器件的设计制作,提供了极大的方便.     

阻变存储器的电阻态精准调控及功能集成

面向大数据时代对新型高密度和功能集成存储器的迫切需求,来自中国科学院宁波材料技术与工程研究所李润伟团队的项目——"阻变存储器的电阻态精准调控及功能集成",以新一代信息存储技术——阻变存储器为研究对象,针对限制其发展应用的阻变参数一致性差和单元存储及功能密度低的难题,重点围绕"阻变机理研究→电阻态精准调控→器件功能集成"开展研究,在高密度和存算一体新型信息存储技术方面取得了创新性成果,获得2020年度浙江省自然科学奖一等奖.     

双芯半导体光纤的制备研究

半导体芯石英包层光纤同时具有光学特性和电学特性,故在光电集成器件、红外器件以及光纤传感等领域中均具有十分重要的应用前景,尤其是多芯半导体石英包层光纤可以将不同功能特性的半导体材料集成在同一根光纤之中,可进一步提高光电集成器件的一体化程度。基于打孔组装与半导体蒸气分区域处理等工艺,制备出了具有较高几何精度的硅-锗双芯石英包层半导体光纤,其包层不圆度为0.9%,硅-纤芯的不圆度为1.5%,锗-纤芯的不圆度为1.4%。     

基于SIMOX材料的可集成高压器件研究

通过增加一次高压注入, 对0.8μm SOI CMOS工艺平台进行智能电压扩展. 在SIMOX材料上设计并实现了兼容该工艺的横向高压器件, 实现了低压CMOS与高压LDMOS的单片集成. 在硅膜厚度为205nm、埋氧层厚度为375nm的SIMOX材料上, 研制出阈值电压、击穿电压分别为1.3V、38V的高压LDMOS. 此高低压兼容SOI技术可将高低压器件单片集成, 节约了芯片成本, 提高了可靠性.     

硅基Ⅳ族材料外延生长及其发光和探测器件研究进展

硅基光电集成回路是信息时代最具影响力的核心技术之一,由硅基光源、光电探测器、光调制器等模块组成.硅材料是微电子集成电路的基石,然而在光电集成方面却遇到了瓶颈.首先,由于硅是间接带隙材料,其发光效率极低,因此难以应用于硅基高效光源的研制.其次,硅在近红外通讯波段吸收系数很低,因此在近红外光电探测器的应用中具有较大的局限性.然而,研究者发现,通过能带工程将硅与其他Ⅳ族材料相融合不仅可以有效提高直接带高效发光效率,同时能使材料在近红外波段具有较高的吸收系数.因此,以Ⅳ族材料为基础,与硅工艺兼容的硅基光电集成回路引起了研究者的广泛关注.本文综述了课题组在硅基材料外延生长及其发光和探测器件方面的研究进展.介绍了硅基Ⅳ族材料Ge,SiGe/Ge异质结和量子阱材料的外延生长技术,以及硅基GeSn量子点发光材料的制备新方法.基于硅基Ⅳ族异质结构材料,发展调制金属与半导体接触势垒高度新机理,研制了多种结构的光电探测器.设计并制备了与互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)结构兼容的横向异质结以及双有源区垂直共振腔型两种结构硅基电致发光器件,有效提升器件的发光性能,并观察到应变锗发光增益现象.     

基于电流传输器的三输入单输出滤波器设计

基于电流传输器的二阶滤波器仅由1个CCII-(第2代电流传输器)、1个MOCCII(多端输出第2代电流传输器)和4个无源器件构成,电路结构非常简单,能实现二阶滤波器的5种滤波功能.所有无源器件灵敏度非常低,RC器件均接地,易于集成.笔者给出了相应的PSPICE仿真结果,充分证明该滤波器电路的实现是可行的.     

一种MEMS热电制冷器的设计

研究一种基于MEMS工艺的微型热电制冷器.采用薄膜热电材料减小器件的尺寸,采用微机械加工工艺形成的硅杯结构降低衬底的热泄漏.器件在材料和工艺上都与微电子工艺兼容,易于与电子器件集成.分别讨论了热电臂长度、厚度及绝缘膜厚度等结构参数对器件最大制冷温差、制冷系数、制冷功率等性能的影响,得出最优的设计参数.分析中考虑了绝缘层热泄漏,制冷区的热对流和热辐射,以及接触电阻等非理想因素.分析结果表明,器件工作时达到的最大温差为40 K;冷端温度为290 K时,制冷功率为3 mW.     

“战略性先进电子材料”重点专项——印刷TFT材料与器件的研究

根据国家重大研发计划"战略性先进电子材料"专项中"新型显示"的指南方向,以天津大学胡文平教授为首席科学家的项目组整合国内印刷TFT材料与器件相关企事业优势单位,通过全链条设计,解决印刷TFT材料与器件面临的重大科学问题,并分5个课题开展研究:材料、墨水、器件、阵列、集成。项目旨在开发国际领先、具有应用潜力和自主知识产权的印刷TFT材料和器件技术,抢占战略性先进电子材料国际制高点,确立我国在该领域的领先地位。     

创新创业团队实现“零的突破”

正记者从市人才工作领导小组办公室获悉,我市在2013年省"珠江人才计划"引进第四批创新创业团队、领军人才和"扬帆计划"竞争性扶持市县重点人才工程、引进创新创业团队、引进紧缺拔尖人才、培养高层次人才、培养高技能人才等项目评审中,实现较大突破,取得良好成绩。目前,相关入选项目已在媒体公示。据了解,在省"珠江人才计划"的评审中,我市广东益德环保科技有限公司"淀粉功能材料的研发及产业化团队"和广东光华科技股份有限公司"印制电路特种电子化学品创新团队"入选省第四批"创新创业团队",这是省"珠江人     

《华南师范大学学报(自然科学版)》征稿简则

《华南师范大学学报(自然科学版)》是华南师范大学主办的自然科学综合性学术刊物,主要刊载数学、物理学、计算机科学、化学、生物学、地理学、电子信息、自动化、化工、材料、食品、环境工程、光学工程、通信等方面具有创新性的研究成果.本刊国内外公开发行,自2013年起改为双月刊,欢迎踊跃投稿.     

人工电磁超材料的电磁波调控特性

人工电磁超材料具有自然界材料所不具备的电磁参数,并且拥有可设计性和可灵活调节性质,可实现对电磁波传播性能进行新的调控,是近年来的研究热点.本文介绍了一系列运用人工电磁超材料调控电磁波传播的功能器件,包括非对称电磁波传输器件、可调节电磁波吸波结构、电磁波极化调制器件,磁性光子晶体、磁性左手材料和基于超导薄膜的太赫兹人工电磁超材料,这些器件运用人工超材料的特殊物理特性和参数可设计性,具有全新的功能和优势,有效提高了对电磁波的调控能力.     

零偏压下近红外集成单波长波导光探测器

提出了一种基于InGaAsP材料的零偏压单片集成波导光探测器。该器件单片集成了光子晶体(Photonic Crystals, PC)滤波器、锥形耦合器、零偏压波导光探测器(Wave-Guide Photodetector, WGPD)以及直波导,形成了一个平面微纳光信号接收子系统。集成的波导光探测器吸收峰值波长位于1.55μm处,光谱线宽仅1.6 nm。设计的波导光探测器在无外加偏压时具有良好性能,经优化,当其面积为4μm×15μm时其3 dB带宽达78 GHz@0 V,响应度为0.78 A/W。整个器件基于组分可调的InGaAsP材料,实现多功能器件的单片集成,具有高性能、小体积、低功耗、窄线宽等特性。     

多铁材料

正多铁性材料同时具有铁电、反铁磁等多种铁性序,不同序参量间耦合作用可产生磁与电间的交叉调控,有望实现铁电性与磁性集成的新一代多功能器件,如新型磁电传感器件、自旋电子器件、高性能信息存储器件等。研究新一代多铁性磁电材料中各种相互作用和有序规律,利用材料基因组计划发现新的量子现象和调控方法,不仅是材料和物理学科自身发展的需求,并可能成为今后对人类社会经济发展有重大影响的基础科学问