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首页>> news>> 2023年12月组内文献阅读汇报



氧等离子体合成的均匀高k非晶态天然氧化物用于顶栅晶体管


高k栅极电介质与二维(2D)半导体沟道材料的集成对于高性能和低功耗电子产品至关重要。然而,在高迁移率的2D半导体上,具有小于1 nm等效氧化物厚度(EOT)和高界面质量的均匀高k电介质的共形沉积仍然具有挑战性。近日,北京大学彭海琳教授,得克萨斯大学奥斯汀分校Keji Lai报道了一种在室温下使用O2等离子体在具有高迁移率的二维半导体Bi2O2Se上合成均匀的高k(εr〜22)非晶态天然氧化物Bi2SeOx(x~5)的简便方法。共形天然氧化物可以直接作为栅极电介质,其EOT约为0.9 nm,同时保持了2D Bi2O2Se的原有特性。此外,研究人员实现了Bi2O2Se的高分辨率图案化,以制造独立电子元器件。

Tu, T. et al. Uniform High-k Amorphous Native Oxide Synthesized by Oxygen Plasma for Top-Gated Transistors. Nano Lett. 20, 7469–7475 (2020).



报告人:白庆虎


厚度可控Bi2O2Se基晶体管中的缺陷工程


新加坡国立大学Zhu Chunxiang等使用Ar+等离子体处理,提出了一种简单、有效且可控的方法来均匀地减薄剥离的2D Bi2O2Se纳米片的厚度。AFM图像和拉曼光谱表明刻蚀的Bi2O2Se纳米片的表面形态和结晶质量几乎不受影响。 Bi2O2Se FET的开关比随着Bi2O2Se厚度减小而增加,并且通过UV O3处理进一步提高。最终,厚度可控的Bi2O2Se FET实现了6.0×104的高开关比和5.7 cm2 V-1 s-1的高场效应迁移率。这项工作不仅为控制Bi2O2Se纳米片的厚度和构建各种电子器件提供了一种有前景的方法,而且加深了缺陷对Bi2O2Se FET电子性质影响和调控的理解。

Gao, M. et al. Defect Engineering in Thickness-Controlled Bi2O2Se-Based Transistors by Argon Plasma Treatment. ACS Appl. Mater. Interfaces 14, 15370–15380 (2022).



报告人:白庆虎


Eye accommodation-inspired neuro-metasurface focusing


光聚焦是一个存在了几千年的古老话题,在众多领域有着广泛的应用。然而,由于器件的性能限制和调控策略的缺乏,导致目前大多数超表面透镜只在预先定义的环境中工作,难以自动适应不断变化的入射环境。该研究团队创造性地提出了监督-演化学习(Supervised-Evolving Learning, SEL)的概念,并设计了SEL驱动的类眼自适应聚焦(SEL-driven Adaptive Focusing, SELAF)神经元超表面系统。仿真和实验结果都表明,SELAF超表面系统在现场学习的驱动下,该系统对不断变化的入射波和周围环境表现出快速响应,无需任何人为干预。在多个入射波源和散射障碍物的情况下,表现出有效且强大的自适应聚焦能力。该工作展示了实时、快速和复杂的电磁(EM)波操作的前所未有的潜力,可用于各种目的,如消色差、波束整形、6g通信和智能成像。

Lu, H., J.W. Zhao, B. Zheng, et al. Nature Communications, 2023. 14(1): p. 7.



报告人:韩卓轩


Highly Tunable Cascaded Metasurfaces for Continuous Two-Dimensional Beam Steering


目前,远场耦合可调级联超表面的工作原理往往依赖于各层相位分布的直接相加,而这一关系只有在层间间距为0或衍射泰伯距离(一般小于工作波长)时才严格成立,在层间间距小于工作波长时才近似成立。该研究团队提出了一种可调级联超表面新型设计,该设计基于全空间广义斯涅尔定律,通过逆向光线追踪进行器件相位分布的优化设计,通过正向光线追踪进行器件性能指标的模拟仿真。基于该设计,研究团队提出了一种通过层间相对平移进行二维连续光束扫描的双层级联超表面器件,光线追踪仿真结果显示,该器件展现出±45°的可调出射范围和小于等于0.007°的光线发散角,最终的实验结果与设计结果吻合较好。本文所提出的设计可以直接地拓展到电磁波谱的各个波段,可以适用于基于各种原理的可调超表面的远场级联,亦有望应用于声学超材料等人工功能材料。

Zhang, L.Y., L. Zhang, R.B. Xie, et al. Advanced Science, 2023: p. 10..



报告人:韩卓轩


Terahertz waveform synthesis in integrated thin-film lithium niobate platform


瑞士的EPFL混合光子学实验室联合哈佛大学和苏黎世联邦理工学院的研究团队利用薄膜铌酸锂平台的优异性能,在光子芯片上实现了太赫兹波的产生,并且可以对其产生的太赫兹波的频率、振幅和相位进行精确调控。另外,太赫兹通信作为实现6G愿景的关键技术,已得到全球通信业认可。通过在薄膜铌酸锂平台上进行独特的芯片结构设计,从而可以利用标准的光信号产生太赫兹波,并且可以对太赫兹波的准确的时间形状进行设计和调控。这种芯片结构设计一方面可以与传统的激光器一起使用,很好的集成在一起,另一方面芯片级别的设计有利于和现有的大部分电信设备进行兼容,从而能够更加快速的推动6G通信的推广和应用。

Herter A, Shams-Ansari A, Settembrini F F, et al. Nature Communications, 2023, 14(1): 11



报告人:常文瑶


Enhanced Terahertz Generation From the Lithium Niobate Metasurface


由于铌酸锂(LiNbO3)超表面具有良好的非线性、高损伤阈值、宽透明窗口等优点,适合用于非线性变频。在这篇文章中,展示了LNOI上产生太赫兹(THz)的非线性超表面。与非结构样品相比,300 nm厚度的LiNbO3超表面的太赫兹电场增强了一个数量级以上。增强的太赫兹电场由于其共振特性,在激发波长上具有很强的选择性,并且在激发偏振方面具有很强的各向异性。通过旋转LiNbO3超表面的光轴,可以控制太赫兹电场的偏振方向。并且将LiNbO3超表面的纳米级制备技术和超快非线性光学相结合,为后续基于LiNbO3超表面设计具有增强非线性的新型紧凑型太赫兹光子器件铺平了道路。

Tu Y, Sun X, Wu H, et al. Frontiers in Physics, 2022,10, 340.



报告人:常文瑶


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