高校在“國之重器”方面取得的新進展

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  在飛速發展的信息時代,半導體材料、集成電路技術、芯片產品可謂是“國之重器”。面對錯綜復雜的國際大環境,我國高校在半導體材料、集成電路技術、芯片產品研發方面大力開展項目攻關,那麼,高校近段時間以來都獲得瞭哪些重要成果和重大突破?我們一起來看看。

  北京大學:碳基半導體材料純度提升,基本具備做大規模集成電路可能性

  5月26日,北京大學彭練矛院士、張志勇教授團隊在《科學》上發表瞭團隊最新研究成果——“用於高性能電子學的高密度半導體碳納米管平行陣列”。研究團隊運用提純和維度限制自組裝方法,使碳基半導體材料的純度提升至99.99997%,密度從5納米提升到10納米,成功突破瞭長期以來阻礙碳納米管電子學發展的瓶頸。

  如果將這項技術應用到手機芯片,至少能夠讓手機實現運行速度提升五倍、節電三倍。據研究團隊介紹,這個材料基本上具備瞭做大規模集成電路的可能性。

  清華大學:智能“芯”,安全“芯”

  智能“芯”:清華大學施路平團隊研究成果——類腦計算芯片“天機芯”,登上《自然》雜志封面。該芯片既是世界首款異構融合類腦芯片,也是世界上第一個既可支持脈沖神經網絡又可支持人工神經網路的人工智能芯片。施路平團隊表示,異構融合類腦芯片未來將會在智能機器人、自動駕駛、教午夜不卡片在線機視頻育、醫療等領域得到廣泛應用。

  安全“芯”:在Hot Chips 2019上,清華大學魏少軍教授團隊介紹瞭由其研發的全球首款采用第三方芯片對處理器內核硬件實施運行時安全監控CPU芯片——津逮服務器CPU。通過系統實測結果,該款芯片可有效檢測99.8%以上硬件攻擊,其中包括硬件木馬、漏洞、後門等,很好的解決瞭學術界和產業界高度關註的CPU芯片硬件安全難題。目前,該研究成果已實現成果轉化,相關企業基於該技術成功研發出瞭高性能商用服務器。

  上海科技大學:鹵化物鈣鈦礦兩大科學難題解決的新進展

  上海科技大學於奕教授課題組與美國普渡大學科研團隊合作,在新型半導體異質結研究上,首次成功制備並表征瞭二維鹵化物鈣鈦礦橫向外延異質結。據瞭解,在鹵化物鈣鈦礦半導體異質結的構建上,獲得“高質量的原子級平整的異質界面”和“、鹵化物鈣鈦礦微觀結構解析及原子結構成像”一直是科學界難以解決的兩個難題。本次研究,在這兩個科學難題上取得瞭重要的突破和進展。該研究成五月網站果已於4月份在《自然》(Nature)上公開發表。

  中國科學技術大學:成功將外爾物理拓展到半導體體系

  5月12日,中國科學技術大學曾長淦教授團隊與王征飛團隊在半導體領域的最新研究成果發佈。他們首次在單元素半導體碲中發現瞭由外爾費米子主導的手性反常現象以及以磁場對數為周期的量子振蕩,成功將外爾物理拓展到半導體體系。

  團隊科研人員在研究過程中,實現瞭實現瞭將新奇拓撲屬性和半導體屬性有機結合的“拓撲外爾半導體”。兩個團隊的最新研究成果,對設計新型拓撲半導體器件提供瞭新思路。

  哈爾濱師范大學:填補半導體光電探測相關領域空白

  哈爾濱師范大學光電帶隙材料教育部重點實驗室李林教授日前在《Advanced Materials》上發表瞭題為“An Electrically Modulated Single-Color/Dual-Color Imaging Photodetector”的文章,介紹其在半導體光電探測器領域取得的重要進展。

  據哈爾濱師范大學官網消息,這一研究“選取一種有機小分子(COi8DFIC)和鈣鈦礦材料(CH3NH3PbBr3),利用全溶不要充會員就可以看污視頻液工藝,設計並構建出簡單的異質結器件結構,通過小偏壓(0.6 V)調控異質結界面能帶偏移”,進而實現對光生載流子輸運和萃取的有效操控。研究成果可滿足對入射光類型的有效辨別以及未來智能化、小型化成像系統的要求,填補瞭該領域空白。

  中國地質大學(武漢):實現高達0.16Scm-1的質子電導率(520 oC)的新突破

  當前科學領域研究面臨的一個重要挑戰,是如何實現低溫條件下質子導體的電導率≥ 0.1 S cm-1。前不久,中國地質大學(武漢)、西安建築科技大學、湖北大學等高校研究團隊合作,成功實現瞭高達0.16 S cm-1 的質子電導率(520 oC),並示范瞭優越的PCFC器件性能。

  中國地質大學(武漢)表示,科研人員們此次研究,主要是利用半導體氧化鈰的表面特殊電子態和電荷分佈,構建瞭質子長程快速穿梭機制的質子超導。相關科研成果已在《美國化學學會能源快報》上發表。

  吉林大學、華南師范大學:半導體光電功能材料設計思路

  吉林大學張立軍教授團隊、華南師范大學“新型半導體摻雜機制研究及器件應用”團隊聯合發表文章,對近年來“基於半導體物理理論/設計原則逆向設計”“應用人工智能優化算法進行材料結構設計”“通過計算候選材料目標性質篩選”這三種計算材料設計思路進行瞭歸納。文章在探討局限性及挑戰的同時,還對未來大規模材料數據庫與人工智能結合的新材料設計與開發模式進行瞭展望。

  西北工業大學:兩個鈣鈦礦二極管實現雙向光信號傳輸

  《自然電子學》日前發佈瞭一個發佈瞭鈣鈦礦光電子領域的重大進展研究文章——“利用相同的兩個鈣鈦礦二極管實現雙向光信號傳輸”。同時,文章的完成者西北工業大學黃維院士、深圳大學Wenjing Zhang教授、瑞典林雪平大學Feng Gao教授,還介紹瞭新研究成果——一種新型的雙功能鈣鈦礦器件。

  據悉,這個器件可以通過調節偏壓,實現兩種功能的自由切換。此外,作為發光或光檢測,這種新型的雙功能鈣鈦礦器件的響應速度都能夠達到兆赫茲級別。該研究成果,進一步地拓展瞭鈣鈦礦材料在光電子領域的新應用。

  南昌大學:首次發現半導體材料光撓曲電效應

  南昌大學舒龍龍與合作者在《自然•材料》上發佈瞭最新研究成果文章——《鹵化鈣鈦礦材料的光撓曲電效應》。從最新研究成果的表述來看,南昌大學研究團隊發現:通過彎曲鹵化鉛鈣鈦礦這樣一類光伏半導體材料,可將撓曲電和光伏效應完美結合,實現光機電多重能量收集。據瞭解,這是半導體材料的“光撓曲電”效應首次被發現,撓曲電性能方面也同樣打破瞭世界紀錄,其為後續光傳感、光探測的器件應用提供瞭新思路。

  註:本文綜合高校官網,自然科學基金委,搜狐、網易等平臺編輯整理;本文僅展示瞭部分高校相關成果。