研究领域

研究主题: “后摩尔”(More than Moore) 材料与器件:

1. 功能性氧化物纳米外延薄膜与硅的集成(Integration of functional epitaxial oxide thin films on silicon);

2. 阻变存储器(Resistive random access memory); 铁电压电器件(Ferro-Piezo-electronic devices);

3. 二维材料(石墨烯、二硫化钼等)与半导体及多铁纳米结构的混合系统 (Hybrid systems of 2D materials and semiconductors/multiferroic nanostructures.)

课题组通过研究材料纳米薄膜、纳米结构的物理化学特性,将结构特性与其功能性(主要是电学、光学特性)关联起来,并探索它们在新型微电子、光电子器件方面的应用。

学术交流

研究方法:

1. 纳米薄膜及纳米结构生长:

    1)脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition, PLD)

    2)射频溅射(RF-sputtering)

    3)原子层沉积(Atomic Layer Deposition, ALD)

    4)化学溶液沉积(Chemical Solution Deposition,CSD)

    5)其他:用于退火的快速退火炉(RTA)等

2. 结构特性检测:

    1)衍射(Diffraction):X射线衍射(X-ray diffraction, XRD);

    2)显微(Microscopy):扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy, SEM); 透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy, TEM),原子力显微镜(Atomic Layer Microscopy, AFM);

    3)谱学(Spectroscopy):X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS),拉曼光谱(Raman Spectroscopy),电子能量损失谱(Electron Energy Loss Spectroscopy, EELS)及能量弥散谱(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, EDX)(后两者基于TEM);

    4)同步辐射光源(Synchrotron Radiation Center)相关检测:小角掠射X射线衍射(GIXRD, ESRF BM32线站)、X射线吸收精细结构(XAFS,ESRF GILDA线站及SSRF BL14W线站)、硬X射线光电子能谱(HAXPES, DESY Petra III P09线站)、相干X射线衍射图(CDI,ESRF ID01线站)、红外及太赫兹光谱(Soleil AILES线站)。

3. 器件制备及电、光特性检测:

    1)电极制备:“lift-off”方法;掩模+直流溅射(DC-sputtering)方法;

    2)曝光、显影、刻蚀、离子注入;

    3)介电特性:电容-电压及电流-电压测试(C-V, I-V);介电常数及介电损失测试;

    4)压电、铁电特性:电滞回线测试(P-E loop);压电系数d33双光束干涉测试;压电响应原子力显微镜(Piezoresponse force microscopy, PFM);

    5)光学特性:折射率测试、电光系数测试。

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研究项目:

项目名称 项目来源 承担角色
硅针尖上半导体的选择性异质外延生长 德国研究基金会 中方负责人
外延技术 国家级重大项目 子课题负责人
低功耗铁电氧化铪负电容晶体管   省重点研发计划 负责人
氧化铪阻变存储器的材料与性能调控
省自然科学基金 负责人
硅上脉冲激光沉积外延无铅钙钛矿氧化物薄膜及其铁电和电光特性的研究
国家自然科学基金
负责人
石墨烯铁电场效应管 省留学人员择优资助 负责人
石墨烯改性防腐涂料开发 省重点研发计划 负责人
应用于非易失性内存的氧化铪基的金属-绝缘体-金属结构的研究 德国研究基金会 共同负责人
应用于传感、探测的在图案化硅基板上的锗及三五族半导体的外延生长及与石墨烯的集成 德国莱布尼兹微电子所 负责人
功能性稀土氧化物和硅的集成 德国洪堡基金会 负责人
面向微执行器、声波谐振器、铁电晶体管和内存等功能器件的功能性氧化物薄膜研究 法国国家研究署 骨干成员