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u2电竞体育:材料学院本科生在国际权威期刊发表研究成果

作者:材料学院    新闻来源:材料学院    点击数:   更新时间:2023-02-27

刊发文章(部分)

Ag/Al球壳阵列(A)p-n结结构和测试示意图和(B)室温下的I-V曲线,插图为局部放大

李志刚教授(中)与李季腾(右)、周雍瑞(左)同学


近日,u2电竞体育材料学院2020级材料物理专业学生李季腾、周雍瑞,在学院李志刚教授指导下,于国际上首次基于金属纳米阵列合成具有半导体特性的p-n结。研究论文Near Zero-threshold Voltage P-N Junction Diodes Based on Super-semiconducting Nanostructured Ag/Al Arrays,以u2电竞体育为第一单位,在国际权威期刊Advanced Materials(IF:32.086)发表。

半导体器件是生活中最常见的耗能器件之一,功耗也是制约半导体芯片性能提升的关键瓶颈之一。与传统半导体相比,金属在相同电流下通常功耗更低,但因金属中自由电子数量较多,较难制备出完全基于金属的功能器件,如p-n结二极管、晶体管和芯片等。近年来,李志刚教授团队和美国特拉华大学魏秉庆教授紧密合作,首次发现双金属纳米球壳阵列呈现超低电阻率的半导体输运行为,并成功构建了纯金属纳米阵列的P-N结二极管。团队通过胶体晶体模板刻蚀,利用磁控溅射构筑了Ag/Al双金属球壳结构其中Ag为等离子共振层,Al为电子输运层)。同时,在衬底上沉积一层Ag薄膜,以防止球壳阵列和硅衬底之间形成肖特基接触。与传统半导体p-n结相比,基于金属等离子共振的p-n结有两大优势:超低功耗。在Ag/Al双金属p-n结中,可以实现近零开启电压,从而实现超低功耗的p-n结二极管。如工作电压为1V时,Ag/Al阵列功耗约为3瓦/万亿个二极管;当工作电压为0.1V时,功耗约为30 毫瓦/万亿个二极管。与现有Intel单一功能器件相比,功耗降低3个数量级。②高击穿场。基于等离子共振光吸收产生的内建电。梢允p-n结二极管的击穿场高达1.1×106V/cm, 与SiC和GaN同一个数量级。(相关链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202210612)

学院高度重视学生科研能力提升,鼓励学生深度融入教师科研团队,输出科研成果。据统计,2022年度材料学院学生以第一作者或参与发表SCI 1区及Top刊论文6篇。


文:曹卫明/图:李志刚/审核:吴建波/责任编辑:金柔雅

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