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中国科学院 半导体所王峙简介(王洲 中科院 微电子)

《中国科学院半导体所王峙简介》

人物经历

1979年,李树深进入河北师范大学物理系学习。

1983年,本科毕业后留校工作,在河北师范大学物理系任教,先后担任助教(1983年7月-1986年8月)、讲师(1989年5月-1993年8月)。

1986年,考取西南交通大学固体物理专业硕士研究生。1989年,获得硕士学位。

1994年,考取中国科学院半导体研究所博士研究生。1996年,获得博士学位。曾先后在日本NEC电器株式会社筑波研究所、义大利国际理论物理中心和香港科技大学物理系进行光电子器件相关性能预测研究。

2003年,获得国家杰出青年科学基金资助。

2006年,担任中国科学院半导体研究所副所长、党委副书记(至2011年)。同年担任国家创新研究群体"半导体低维结构中的量子调控"学术带头人。

2009年,担任国家重大科学研究计画项目(973项目)首席科学家。入选国家级"新世纪百千万人才工程"。

2011年,当选为中国科学院院士(科学院信息技术科学部),11月获得何梁何利基金科学与技术进步奖,12月出任中国科学院半导体研究所所长(至2018年4月)、党委书记(2014年6月)。

2015年11月21日,开发中国家科学院第26届院士大会上,李树深正式成为开发中国家科学院士,任期为2016至2018年。

2017年12月,中国科学院官网"院领导集体"页面更新显示,中国科学院党组成员李树深同时担任副院长一职。

2018年5月7日,中国科学院大学领导班子个别调整宣布会议在玉泉路校区礼堂报告厅召开,会议由中科院人事局局长孙晓明主持,会上孙晓明宣读了院党组的决定:李树深同志任中国科学院大学校长(兼,法定代表人)。

主要成就

科研成就

科研综述

李树深主要从事半导体低维量子结构中的器件物理基础研究。提出了研究半导体耦合量子点(环)电子态结构的一种物理模型,理论上确定了半导体量子点可以吸收垂直入射光,发现了半导体量子点电荷量子比特真空消相干机制,发展了电子通过半导体量子点的量子输运数值计算方法。

承担项目&成果奖励

李树深先后参加和主持国家八五、九五攀登计画、国家重大基础研究计画项目(973项目)及国家自然科学基金委和中国科学院重大、重点项目多项,2004年、2009年和2017年三次获国家自然科学二等奖。

承担项目

时间项目名称项目来源2009-2013微纳结构中的量子调制和套用探索国家科技部重大基础研究计画(973)项目2007-2010半导体低维结构中量子调控中国科学院与国家外国专家局创新团队国际合作伙伴计画项目2006-2014半导体低维结构中的量子调控国家自然科学基金委创新群体基金项目

成果奖励

时间项目名称奖励名称来源2004年半导体纳米结构物理性质的理论研究国家自然科学奖二等奖,排名第二2009年半导体低维结构光学与输运特性国家自然科学奖二等奖,排名第一2017年新型半导体深能级掺杂机制研究国家自然科学奖二等奖,排名第四论文著作

截至2017年,李树深在包括《美国科学院院刊》、《美国物理评论快报》在内的中国国内外重要学术期刊发表论文200余篇。

代表性论著(10篇)

[1].Shu-ShenLiandJian-BaiXia,Effective-masstheoryforGaAs/GaAlAsquantumwiresandcorrugatedsuperlatticesgrownon(311)orientedsubstrates.Phys.Rev.B50,8602(1994).

[2].Shu-ShenLi,Jian-BaiXia,Z.L.Yuan,Z.Y.Xu,WeikunGe,Y.Wang,J.Wang,andL.L.Chang,Effective-masstheoryforInAs/GaAsstrainedcoupledquantumdots.Phys.Rev.B54,11575(1996).

[3].Shu-ShenLiandJian-BaiXia,Intrabandopticalabsorptioninsemiconductorcoupledquantumdots.Phys.Rev.B55,15434(1997).

[4].Shu-ShenLiandJian-BaiXia,ElectronicstructuresofInAsself-assembledquantumdotinanaxialmagicfield.Phys.Rev.B58,3561(1998).

[5].Shu-ShenLiandJian-BaiXia,ElectronicstatesofInAs/GaAsquantumring.J.Appl.Phys.89,3434(2001).

[6].Shu-ShenLi,Gui-LuLong,Feng-ShanBai,Song-LinFeng,andHou-ZhiZheng,Quantumputing.Pro.Natl.Acad.Sci.USA,98(21),11847(2001).

[7].Shu-ShenLi,KaiChang,Jian-BaiXia,andKenjiHirose,Spin-dependenttransportthroughCd1-xMnxTedilutedmagicsemiconductorquantumdots,Phys.Rev.B68,245306(2003).

[8].Shu-ShenLi,KaiChang,andJian-BaiXia,Effective-masstheoryforhierarchicalself-assemblyofGaAs/AlxGa1-xAsquantumdots,Phys.Rev.B71,155301(2005).

[9].Shu-ShenLiandJian-BaiXia,Asymmetricquantum-confinedStarkeffectsofhierarchicalself-assemblyofGaAs/AlxGa1-xAsquantumdots,Appl.Phys.Lett.87,043102(2005).

[10].Shu-ShenLiandJian-BaiXia,ElectronicstructuresofNquantumdotmolecule,Appl.Phys.Lett.91,092119(2007).

人才培养

2012年12月22日,中国科学院大学材料科学与光电技术学院第一次院务会上,作为学术委员会主任的李树深针对博士资格考试的议题谈到,国科大的博士生培养应该是精英教育,博士生的质量体现了国科大和中科院的教育水平,应当推行博士生资格考试,这对于树立学校的教育品牌非常重要。

李树深长期担任中国科学院大学材料科学与光电技术学院院长和首届本科生1412班班主任,在他的带领下,中国科学院大学的材料学科进入ESI排名前万分之一,并入选首批国家一流学科建设名单。他丰富的科教融合工作阅历和经验,对国科大深入推进以人才队伍为核心的"科教融合3.0"、推动学校综合改革,整体提升创新能力起到重要作用。

截至2016年,李树深一共培养了50多名博士和多名硕士,6名博士后出站。2009年指导的博士生李彦超获得朱李月华优秀博士生奖。根据中国科学技术信息研究所、国家工程技术数字研究馆信息、全国图书馆参考咨询联盟,李树深培养学生情况如下:

时间题目作者学位2016二维材料光电性质的研究杨珏晗博士2015纳米系统中非平衡动力学过程的量子力学计算方法研究王峙博士2015Z--型石墨烯纳米带在Si(001)表面吸附及掺杂的第一性原理研究李静博士2015固态量子计算体系中自镟退相干的理论研究马稳龙博士2014高性能计算物理方法的开发及其套用陈章辉博士2014低维量子系统中输运性质的研究沈曼博士后2013自洽波恩近似主方程及其在量子点输运中的套用刘玉博士2013半导体量子点系统中的热电效应郑军博士2013海森堡自镟链系统中的量子关联蔡江涛博士2013二维耦合半导体量子点阵列的电子结构计算彭娟博士2013连续零结果观测下电子通过连续谱在量子点间的转移平婧博士2013量子自镟霍尔系统中输运性质的研究安兴涛博士后2012电荷量子比特的量子测量效率及退相干的研究叶银博士2012量子非局域性关联的研究文伟博士2012拓扑绝缘体表面量子散射效应的理论研究付振国博士2012H2O在Be、Zr和CeO2表面吸附的第一性原理研究王双喜博士2012低维结构中晶格弛豫现象的研究王子武博士2011透明导电材料CuI缺陷和掺杂特性研究王静博士后2010纳米尺度半导体器件的量子力学计算研究姜向伟博士2010低维氧化锌半导体材料中的激子态熊稳博士2010半导体磁性掺杂和p-型掺杂的第一性原理研究时洪亮博士2010光子晶体中量子点的自发辐射及自镟-轨道耦合作用下的光跃迁朱正勇博士2009基于自镟相互作用的量子逻辑门及隐形传态周越博士2009二维体系中守恒自镟霍尔电导的研究刘国才博士2009强磁场中二维半导体材料的磁性研究方诚博士2009激子自镟-轨道耦合体系的物理和套用王建伟博士2009低维体系中的量子相变及其研究方法李彦超博士2009量子信息中的量子相变问题与强磁场中的紧束缚近似模型袁子刚博士2009固体中的量子纠缠和介观体系的热产生周利玲博士2009半导体微结构中电子的输运性质李春雷博士2009半导体材料磁性和光学性质的第一性原理研究石丽洁博士后2008耦合双量子点中杂质态体系的研究王雪峰博士2008低维半导体材料中掺杂机制的第一性原理计算许强博士2008量子点和量子环中的电子结构王传道硕士2008TiO2纳米材料的电子结构和半导体材料的铁磁性彭浩为博士2008透明导电氧化物CuMO2的第一性原理研究方志杰博士2008AlInGaN四元合金的第一性原理研究王飞博士2008半导体和铁电材料的第一性原理计算段益峰博士2008半导体量子点中电子量子特性的研究刘永辉博士2007低维半导体异质结构中电子隧穿的研究宫箭博士后2007半金属zb-CrAs和稀磁半导体(Ga,Cr)As薄膜分子束外延生长和磁性质研究毕京锋博士2007双层半导体体系中激子动力学研究王莉博士2006自镟链和量子光学模型中量子纠缠的研究张***博士后2006在LOCC条件下直接探测未知量子态纠缠的方案白彦魁博士2006量子点的含时电子输运杨谋博士2006半导体纳米结构的电子结构计算骆军委博士2005双电子量子点的电子结构及其套用的理论研究孙连亮博士2005磁场中的垂直耦合自组织InAs/GaAs双量子盘的电子态研究董庆瑞博士2005量子点中强关联电子的输运性质迟锋博士2005微波腔量子电动力学系统中量子纠缠的产生金光生博士2005连续变数量子信息的传输理论和纠缠度量王亮博士2004可扩展超导量子计算体系中的退相干
中国科学院 半导体所王峙简介(王洲 中科院 微电子)CE5DF896-2697-4e45-9493-8F5ADD3D560C

艾合买提

.阿不力孜

博士

荣誉表彰

时间荣誉/表彰来源享受国务院***特殊津贴2011年中国科学院院士(信息技术科学部)2011年11月何梁何利基金科学与技术进步奖2015年11月开发中国家科学院士

社会任职

时间担任职务来源2016年07月-2021年07月中国科学院信息技术学部主任2015年10月-2019年11月中国电子学会副理事长2009年-2013年黄昆半导体物理科学奖(基金会)秘书长国家自然科学基金委数理学部第11、12、14届专家评审组成员第7届国家杰出青年科学基金评审委员会委员信息学部第5、6届专家咨询委员会委员科学出版社《半导体科学与技术》专著丛书编委《半导体学报》常务副主编《NanoscaleResearchLetter》编委《中国科学G辑:物理学力学天文学》中英文刊编委《物理学进展》编委《物理》编委

人物评价

李树深从事低维半导体物理及器件、光电子器件性能预测、固态量子信息等物理基础研究,他的研究工作被国际同行广泛引用,其中包括国际著名半导体物理专家的综述性论文,并被写入专著。(兰州大学评)

中科院微电子所在新型纳米环栅CMOS工艺与器件技术方面获进展

随着集成电路制造技术持续演进,堆叠纳米片环栅场效应晶体管(StackedNanosheetsGAAFET)在3纳米以下节点将替代传统鳍型晶体管(FinFET),进一步推动半导体产业发展。然而,面对大规模制造的需求,GAA晶体管技术需突破N型与P型器件工作电流(Ion)严重失配和阈值电压(Vth)调控困难等挑战。这对纳米片沟道材料和高κ金属栅材料提出了更多的技术创新要求。因此,针对GAA晶体管进行器件结构创新,已成为未来逻辑器件工艺研究的重要方向。

近日,中国科学院微电子研究所先导中心研究员殷华湘团队基于主流GAA晶体管的制造工艺,在体硅衬底上通过调整SiGe/Si叠层外延中底部SiGe层的Ge含量,并在后栅沟道中采用纳米级高选择比SiGe层刻蚀技术,设计并制备出沟道结构类似鱼骨状的GAA器件(FishboneFET)。由于在传统堆叠Si纳米片间引入额外的应变SiGenano-fin结构,在相同的平面投影面积下大幅增加了GAA器件中的沟道导电面积并提升了P型器件的驱动性能。相比同类型的树型(Tree-like)GAA器件(TreeFET),该研究设计的FishboneFET进一步改善了N型与P型器件的电学性能失配问题,并利用单一功函数金属栅材料实现了面向CMOS器件的阈值调控,解决了FishboneFET晶体管在CMOS集成中的关键问题。基于上述创新技术,科研团队研制出兼容主流GAA器件工艺的CMOSFishboneFET和TreeFET器件,获得高的N/PFET器件电流开关比,在单一功函数金属栅下获得更为平衡的N型与P型GAA器件驱动性能匹配。研究发现,N型TreeFET和FishboneFET在抑制短沟道器件的漏致势垒降低(DIBL)效应上更具优势,且TreeFET较FishboneFET具有更低的DIBL效应。科研团队提出了应变SiGenano-fin中的价带补偿理论,解释了新结构中的特殊电学效应,为新型GAA晶体管导入高性能CMOS集成电路应用建立了关键技术路径。

近日,相关研究成果以InvestigationofFabricatedCMOSFishboneFETsandTreeFETsWithStrainedSiGeNano-FinsonBulk-SiSubstrate为题,发表在《电气和电子工程师协会电子器件快报》(IEEEElectronDeviceLetters)上,并被选为主编重点推荐和“亮点文章”(Editors'Picks)。研究工作得到中国科学院战略性先导专项(A类)和国家自然科学基金委员会等的支持。

(a)新型FishboneFET与TreeFET结构的TEM结果;(b)堆叠SiGe/Si层中SiGe材料双端刻蚀深度随Ge含量变化趋势;(c)100nm栅长器件的Ids-Vgs特性@Vdsat=±0.9V;(d)器件的DIBL效应随栅长变化关系;(e)SiNS和应变SiGenano-fin的能带示意图。

下一代晶体管有何不同

虽然finFET仅有12年的历史,但它已经走到了尽头。从3nm开始,它们正被环栅(GAA)取代,预计这将对芯片的设计方式产生重大影响。

如今,GAA有两种主要形式:纳米片和纳米线。关于纳米片以及纳米片和纳米线之间的区别存在很多困惑。业界仍然对这些设备了解不多,也不知道其中一些问题的长期影响有多大。与任何新设备一样,第一代是一种学习工具,并且会随着时间的推移而不断改进。

我们为什么要做出这样的改变?imec研发副总裁JulienRyckaert表示:“如果finFET间距能够继续缩小,人们就会继续使用finFET。”“问题是finFET无法扩展,因为您需要在两个鳍之间插入栅极、功函数堆栈。由于这些设备的构造方式的本质,您被迫将两个鳍片分开15到20纳米,所以你就有了这个问题。由于这种量子化,如果你继续将标准单元缩小1纳米,你的活动面积就会减少1纳米,这可能会导致整个鳍消失。那一刻人们说,‘我们需要找到解决方案。’”

平面晶体管、finFET与全栅来源:LamResearch

环栅(GAA)与finFET类似。Atomera首席技术官RobertMears表示:“FinFET将平面晶体管翻转过来,这样鳍片高度就变成了等效平面晶体管的宽度。由于处理限制固定了鳍片高度,因此晶体管宽度只能通过使用额外的鳍片来以离散量变化。GAA回归平面几何形状,但现在具有垂直堆叠的平面纳米片。因此,原则上宽度可以连续变化。”

这不太可能发生。“由于它是平面结构,因此调整有效宽度会更加灵活,理论上您可以连续改变片材宽度,”imec的Ryckaert说。“然而,晶圆厂很可能会限制设计师使用任意纳米片宽度的能力,并且他们会强制进行限制。”

这很可能是因为创建模型的时间和困难。“每个设备尺寸都必须单独进行表征、鉴定和建模,这会增加开发PDK的成本,”Atomera的Mears说道。“在库级别,我们可以期望使用宽度作为附加变量来更好地优化逻辑和SRAM,以优化功耗性能权衡。”

逻辑技术路线图。来源:新思科技

显然,随着设备尺寸的缩小,变化将成为常态。“我们预计纳米片将用于至少两个节点,但之后扩展纳米片结构将变得非常棘手,”Ryckaert说。“我们提出了forksheet,它是纳米片概念的改编。它具有缩放属性,可以启用另外两个节点。然后是CFET(互补FET堆叠),其灵感来自纳米片,但采用堆叠配置。”

GAA的寿命可能与finFET相似。“它很可能会存在10年,”SynopsysTCAD产品组研究员VictorMoroz说。“但在2030年左右,我预计该行业将转向堆叠晶体管,即两个GAA晶体管彼此堆叠。有些人称之为CFET、互补FET或堆叠晶体管。”

“在CFET之后,我们就完成了2D集成电路,”Moroz补充道。“我们预计逻辑晶体管密度将达到每平方毫米50亿个晶体管左右,SRAM晶体管密度将达到每平方毫米10亿个。然后我们就陷入了困境,因为虽然你可以随心所欲地挤压晶体管,但一切都会受到将晶体管连接在一起的电线的限制。唯一的出路是堆叠小芯片。”

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