青年科学家系列报道之打造后摩尔时代的纳米电子器件

  • 来源:电脑报
  • 关键字:科研,成就,纳米电子器件
  • 发布时间:2024-05-17 17:11

  ■ 明月

  科研成就

  邱晨光博士致力于研发后摩尔新型电子器件,实现迄今晶体管最高室温弹道率,将低维半导体器件性能推近量子理论极限。

  他专注于后摩尔时代的纳米电子器件研究,敢于挑战底层科学难题,实现了5 纳米栅长碳管晶体管,这也是世界上最小栅长的碳管晶体管,将器件性能推进到二进制开关的理论极限。

  近期,他采用具有高热速度的硒化铟材料,研制出世界上迄今弹道率最高、速度最快、功耗最低的二维晶体管,使其实际性能首次超过硅基极限,他的这些研究从底层推动了纳米电子器件的发展进程。 在 Nature、Science、Nature Electronics、ACS Nano、Nano Letters、 IEDM等顶级国际期刊和会议上发表10 余篇论文, 其中, 以一作身份发表2篇Science, 以通讯作者发表1 篇Nature。

  突破“摩尔定律”,研制出超越硅极限的二维晶体管

  “科研就是艺术创作。有时候灵感来了,或者说有一个新思路了,非常激动和兴奋,迫不及待想把它实现。”初见邱晨光,你很容易会被他身上所传递出的热情所感染。本科、博士、博士后都在国内高校完成,是一个标准正统 “土博”。他痴迷于半导体电子器件的研究,凭着对科学的敏锐与执着做出了世界领先的研究成果。

  众所周知,晶体管是构成芯片的关键元件。随着硅基芯片逐渐接近摩尔定律物理极限,如何进一步提升芯片的集成度和能效,是未来信息技术的底层核心问题。邱晨光的研究就聚焦在新型纳米晶体管,通过采用准一维碳管、二维硒化铟等高迁移率低维材料做器件沟道,来获得超越硅基的更小尺寸和更高能效晶体管。

  2023 年3 月,北京大学电子学院彭练矛院士、邱晨光研究员团队研发出弹道二维硒化铟(InSe)晶体管,这是世界上迄今速度最快、能耗最低的二维半导体晶体管,其实际性能超过业界硅基10 纳米节点Fin 晶体管,创纪录地将晶体管室温弹道率提升到最高值83%,相关研究发表于Nature。此前,他还以第一作者身份发表了碳纳米管器件领域的两篇Science。这些研究成果表明采用新型低维材料和新结构,有望在未来亚1 纳米节点实现兼具更高性能和更低功耗的芯片。

  邱晨光特别认同科学探索的两层快乐:“第一层次是顿悟的快乐,顿悟知识让人释然愉悦;而更深的第二层次是创造的快乐。我们在科研中有机会发现新现象,提出新物理,实现新结构。有时候运气好的话,一个意外发现或者新想法就有希望解决领域内的某个关键科学问题。从产生灵感到实现好结果的这一过程虽然艰辛,但是非常有趣。’ 和 ‘创造’ 这两种快乐支撑着我不断思考和探索。”

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