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杰青领衔!二维材料,再登Science正刊!


编者摘要

基于二维滑移铁电体制备的两端铁电隧道结,实现了低功耗存储器件所需的高开关耐久性与读出对比度。3R 相二硫化钼这类抗疲劳滑移铁电体,在两端器件中剩余极化强度较小,因此读出信号偏弱。

Wu等人设计制备了带有六方氮化硼隧穿势垒、弱屏蔽单层石墨烯电极的 3R-MoS?铁电隧道结;该结构通过调控隧穿势垒轮廓以及载流子的注入与抽取,放大极化信号转换效率。器件隧穿电阻大于 10?,循环耐久性超过 1011 次,估算的单次开关能耗为 6.5 飞焦。 ——Phil Szuromi

摘要

非易失性存储器需要在低能耗条件下可靠存储信息。铁电隧道结具备紧凑读出的优势,但传统离子位移型铁电材料易发生疲劳失效;二维滑移铁电体稳定性优异,但其两端器件读出信号较弱。

中国科学院半导体研究所吴江滨研究员、谭平恒研究员与香港大学汪涵教授合作设计构筑了由菱方相二硫化钼、六方氮化硼、单层石墨烯与金属铬构成的范德华结。该结构能够将微弱的滑移极化,转化为隧穿势垒高度与载流子浓度的协同调控。器件隧穿电阻大于 10?;0.5 V 下高电导态电流密度可达 222 A?cm?2;采用 13 纳秒脉冲进行开关操作,循环耐久性超过 1000 亿次,估算单次开关能耗仅 6.5 飞焦,为开发紧凑型低功耗存储器提供了新路径。

吴江滨,中国科学院半导体研究所研究员,博士生导师。2012年毕业于华中科技大学电子科学与技术系,2017年在中国科学院半导体研究所获得博士学位,2017-2023年在美国南加州大学任博士后,2023年加入中国科学院半导体研究所,入选国家青年海外高层次人才计划和中科院青年高层次人才计划。以(共同)一作和通讯作者在Nature, Nature Electronics (2篇), Nature Communications, Advanced Materials (2篇), ACS Nano(4篇), Nano Letters (2篇) 发表文章20篇,被引用超过1.1万余次, H-index为37(谷歌学术),申请美国专利一项。获得2018年中科院优秀博士论文和2016年中科院院长奖(优秀奖)等。现为《半导体学报》青年编委,并担任半导体芯片物理与技术全国重点实验室副主任。

谭平恒博士,研究员,博士生导师。谭平恒博士1996年毕业于北京大学物理系,2001年在中科院半导体研究所获得博士学位,之后在德国慕尼黑技术大学肖特基研究所做博士后研究。2003年3月他回国到中国科学院半导体研究所工作。2006-2007年获英国皇家学会KC Wong Royal Society Fellow资助访问英国剑桥大学工程系。谭平恒博士于2002年获中科院院长奖学金特别奖,2003年获第五届全国百篇优秀博士学位论文,2005年入选北京市科技新星计划, 2007年获得第四届徐叙瑢发光学优秀青年论文一等奖,2008年年获卢嘉锡青年人才奖,2011年入选中科院青年创新促进会会员,2012年度获国家杰出青年科学基金,2015年获黄昆固体物理与半导体物理研究奖,并入选科技部中青年科技创新领军人才,2016年获中国科学院青年创新促进会优秀会员,2017年入选第三批国家“万人计划”科技创新领军人才,并获得首届Dayawati Rastogi Award。2018年至今入选科睿唯安全球高被引科学家,2020年至今入选爱思唯尔中国高被引学者。

 一直从事半导体物理与半导体器件物理方面的研究,他和他的合作者取得了以下代表性成果:(1)提出了莫尔声子概念,被学术界接受;观察到了范德华异质结中跨维度电声子耦合作用,建立理论模型对其进行了解释。(2)系统研究了单层和多层石墨烯的晶格振动光谱,首先观察到多层石墨烯的层间耦合振动模,被誉为层状材料低频声子模研究的先驱性工作,系统地研究了多种范德华异质结的界面耦合机制及其对物理性质的影响。(3)系统研究了碳纳米管及其相关材料的色散性拉曼振动模,为双共振拉曼散射理论的建立提供了数项重要实验基础。(4)全面总结拉曼光谱表征Ge/Si量子点体系的应力模型,被广泛采用;实验发现福斯特激子相互作用为半导体纳米管束内激子能量传递的主要机制,实验观测到GaNAs合金E+能级的光致发光谱并提出E+能级新模型。(5)开发了基于单光栅光谱仪的超低波数拉曼光谱测试技术,相关科研成果被仪器厂商产品宣传资料多次采用。研发获自主知识产权保护的SmartRaman显微共焦拉曼荧光光谱测量模块,入选《中国科学院自主研制科学仪器》产品名录,已在全国各大学和科研院所销售数十台套。 

至今已在国内外物理期刊发表论文200余篇,部分论文发表于Nat. Mater.、Chem. Soc. Rev.、Nat. Commun.、Phys. Rev. Lett.、J. Am. Chem. Soc.、ACS Nano、Adv. Mater.和Nano Lett.。所发表论文被SCI引用1万4千余次,SCI引用大于100次的论文30余篇。多篇学术论文被国内外学术专著和综述性文章多次引用。编辑出版一本英文著作《Raman spectroscopy of two-dimensional materials》,撰写出版一本中文专著《石墨烯基材料的拉曼光谱学研究》,翻译出版《碳材料的拉曼光谱-从碳纳米管到金刚石》和《石墨烯相关体系的拉曼光谱学》,并为三本英文专辑或专著发表英文章节。在国内外学术会议上做大会报告和邀请邀请报告100余次。参与起草多项国家标准,牵头起草国家标准《纳米技术石墨烯相关二维材料的层数测量 拉曼光谱法》已获正式发布,并将于2021年12月1日起实施。申请国家发明专利20余项并获得授权,部分专利已实现转化。 

曾任中国物理学会光散射专业委员会主任委员;现为中国物理学会理事、国家十四五“国家质量基础设施体系”专家组成员、北京自然科学基金委员会委员、北京量子信息科学研究院理事、中国物理学会秋季物理年会组委会委员、中国物理学会秋季物理年会半导体物理分会场召集人、中国物理学会表面与界面物理专业委员会委员、中国科学院大学学位评定委员会委员、中科院半导体所学位委员会主席、中科院半导体所学术委员会委员、国际拉曼光谱学大会(ICORS)国际执委会委员、Asian Spectroscopy Conference国际指导委员会委员和国际电工委员会TC113国际专家;现担任《Semiconductor Science and Technology》、《npj 2D Materials and Applications》、《Journal of Raman Spectroscopy》、《The Innovation》、《Crystals》、《IOP SciNotes》、《Asian J Phys》、《半导体学报》和《光散射学报》等学术期刊编委,担任Chem. Soc. Rev.、Nature及其系列子刊、Proc Natl Acad Sci USA、美国化学会旗下系列期刊、英国皇家化学会旗下系列期刊、Phys. Rev. Lett./Phys. Rev. B、Appl. Phys. Lett./J. Appl. Phys.、中国科学等国内外核心期刊审稿人。 

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeh3697


信息来源:科学之邦




2026中国国际石墨烯创新大会

11月13-15日 中国·温州

“2026年中国国际石墨烯创新大会”将由石墨烯产业技术创新战略联盟(CGIA)和正泰集团联合主办,将于2026年11月13-15日在温州市(乐清)举办。大会聚焦石墨烯应用市场,着力促进石墨烯创新成果与产业端的深度对接合作,推动石墨烯产业迈向高质量发展新阶段。2026中国国际石墨烯材料应用博览会将同期举办。


点击下方链接,了解大会详情:

??官宣 | 关于召开2026中国国际石墨烯创新大会的通知

??重磅征稿|2026 中国国际石墨烯创新大会论文征集通知

??报名通道已开启 | 2026中国国际石墨烯创新大会火热报名中~

??展商招募 | 2026中国国际石墨烯材料应用博览会


会务组电话:

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