1.拓?fù)淝幻姘l(fā)射激光器
中科院物理研究所陸凌團(tuán)隊(duì)將原創(chuàng)的拓?fù)涔馇粦?yīng)用于半導(dǎo)體激光芯片，研制出拓?fù)淝幻姘l(fā)射激光器[topological-cavity surface-emitting laser (TCSEL)]，得到了遠(yuǎn)超主流商用產(chǎn)品的單模功率和光束質(zhì)量。TCSEL的發(fā)明有望解決拓?fù)湮锢響?yīng)用的長期瓶頸，對于激光技術(shù)的整體進(jìn)步，特別是當(dāng)下人臉識別、自動駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)所需的三維感知和激光雷達(dá)等新興技術(shù)有重要意義，詳見TCSEL.com。
該成果發(fā)表于《自然光子學(xué)》雜志 (Nature Photonics, 2022, 16: 279-283)。
TCSEL示意圖
2.超高熱導(dǎo)率半導(dǎo)體-砷化硼載流子遷移率精準(zhǔn)測定
國家納米科學(xué)中心劉新風(fēng)研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合休斯頓大學(xué)包吉明團(tuán)隊(duì)和任志鋒團(tuán)隊(duì)世界上首次精準(zhǔn)測定了超高熱導(dǎo)率半導(dǎo)體-立方砷化硼（c-BAs）單晶的載流子遷移率；立方砷化硼材料高的載流子遷移速率以及超高的熱導(dǎo)率，表明該材料可廣泛應(yīng)用于光電器件、電子元件等領(lǐng)域，為其大規(guī)模應(yīng)用指明了方向。
該成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志 (Science, 2022, 377: 433-436)。
瞬態(tài)反射顯微成像和立方砷化硼的載流子擴(kuò)散。（A）實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，激發(fā)波長為600 nm探測波長為800 nm；（B）不同時刻的瞬態(tài)反射顯微成像（標(biāo)尺1微米）；（C）典型的載流子動力學(xué)；（D）0.5 ps的二維高斯擬合；（E）不同時刻的載流子分布方差隨時間的演化及載流子遷移率。
3.電注入激射鋁鎵氮(AlGaN)紫外激光器
中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所趙德剛、楊靜研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了我國首支電注入激射波長小于360 nm的AlGaN紫外激光器。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、界面控制及應(yīng)力調(diào)控等方法解決紫外激光器發(fā)光效率低、高Al組分AlGaN的p摻雜困難、以及大失配外延等一系列紫外激光器的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題，為國內(nèi)紫外固化、光刻機(jī)等新型紫外光源的研制提供技術(shù)保障。
該成果發(fā)表于《半導(dǎo)體學(xué)報》雜志 (Journal of Semiconductors, 2022, 43, 010501. doi: 10.1088/1674-4926/43/1/010501)。
AlGaN紫外激光器P-I曲線，插圖是AlGaN紫外激光器激射譜和激射光斑（藍(lán)色的激射光斑為紫外激光器照射在白色打印紙上產(chǎn)生的藍(lán)色熒光）。
4.首次制成柵極長度最小的晶體管
人類又向摩爾定律的極限發(fā)起挑戰(zhàn)。這一次中國人扮演了探索者的角色。清華大學(xué)任天令教授團(tuán)隊(duì)首次制備出亞1納米柵極長度晶體管，該晶體管具有良好的電學(xué)性能。利用石墨烯單原子層厚度作為柵極，通過石墨烯側(cè)向電場調(diào)控垂直的MoS2溝道開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)等效物理柵長為0.34 nm。這項(xiàng)工作將有助于推動摩爾定律進(jìn)一步發(fā)展到亞1納米。
該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature 2022, 603: 259–264）。
亞1納米柵長晶體管結(jié)構(gòu)示意圖
5.雙層二維半導(dǎo)體大面積外延生長
南京大學(xué)王欣然、李濤濤與東南大學(xué)王金蘭、馬亮團(tuán)隊(duì)緊密合作，提出了襯底表面臺階高度精確調(diào)控二維半導(dǎo)體層數(shù)的思想和“齊頭并進(jìn)”的全新生長機(jī)制，突破逐層生長的熱力學(xué)限制，首次實(shí)現(xiàn)了厘米級均勻的雙層MoS2外延生長，刷新了二維半導(dǎo)體器件開態(tài)電流的紀(jì)錄，并滿足2028年國際器件與系統(tǒng)路線圖的技術(shù)指標(biāo)。
該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature, 2022, 605, 69-75）。
雙層MoS2的大面積外延生長
6.具備超高導(dǎo)電率的可溶液加工n型導(dǎo)電聚合物
華南理工大學(xué)黃飛教授團(tuán)隊(duì)提出了一種n型導(dǎo)電聚合物的合成新策略，利用醌類氧化劑可逆的氧化還原特性，將氧化聚合和還原摻雜結(jié)合，大幅提高了有機(jī)半導(dǎo)體的n型摻雜效率，實(shí)現(xiàn)其由半導(dǎo)體向?qū)w的轉(zhuǎn)變。合成的聚（苯并二呋喃二酮）（PBFDO）具有超過2000 S cm-1的導(dǎo)電率以及良好的空氣穩(wěn)定性，在有機(jī)電子器件中展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。
該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature, 2022, 611: 271）。
n型導(dǎo)電聚合物聚（苯并二呋喃二酮）的合成機(jī)理及其在有機(jī)電化學(xué)晶體管（a-c）、有機(jī)熱電（d-e）以及柔性印刷電路（f）中的應(yīng)用。
7.基于鈣鈦礦量子線陣列的大面積平面和球形發(fā)光二極管
香港科技大學(xué)范智勇教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一套嶄新的鈣鈦礦量子線陣列生長工藝，其在大面積的剛性、柔性、平面以及3D襯底上均具有超高均勻性。基于此，團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦LED器件的晶圓級制備，以及世界首個3D球形LED器件，完美解決了傳統(tǒng)平面器件在空間亮度分布上的弊端。其有望成為下一代照明顯示材料與器件的有利競爭者。
該成果發(fā)表于《自然光子學(xué)》雜志（Nature Photonics, 2022, 16, 284–290）。
鈣鈦礦量子線陣列的普適性生長
8.基于二維范德華異質(zhì)結(jié)的寬光譜感算一體器件
華中科技大學(xué)翟天佑教授、周興副教授團(tuán)隊(duì)與南京大學(xué)繆峰教授團(tuán)隊(duì)合作創(chuàng)新性地提出了二維雙極性范德華異質(zhì)結(jié)，通過電場調(diào)控使其光響應(yīng)正負(fù)連續(xù)可調(diào)，首次在硬件層面實(shí)現(xiàn)了寬光譜圖像探測和卷積計(jì)算的同步進(jìn)行，突破了傳統(tǒng)寬光譜機(jī)器視覺系統(tǒng)中感算分離所產(chǎn)生的功耗與時間延遲瓶頸，推動了機(jī)器視覺等人工智能領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程。
該成果發(fā)表于《自然電子》雜志（Nature Electronics, 2022, 5: 248-254）。
寬光譜感算一體光電器件
9.基于三維阻變存儲器的存算一體技術(shù)
中科院微電子研究所劉明院士、張鋒研究員團(tuán)隊(duì)與北理工王興華副教授團(tuán)隊(duì)在三維存算一體芯片領(lǐng)域取得突破，該團(tuán)隊(duì)在國際上首次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于三維垂直結(jié)構(gòu)阻變存儲器的存算一體宏單元芯片，通過實(shí)驗(yàn)證明了三維阻變存儲器可以實(shí)現(xiàn)存算一體技術(shù)并具有低功耗、高算力、高密度等方面的優(yōu)勢，在高性能邊緣計(jì)算領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。
該成果發(fā)表于《自然電子》雜志（Nature Electronics, 2022, 5: 469-477）。
基于三維垂直結(jié)構(gòu)阻變存儲器的存算一體宏單元
10.高線性度、超寬帶5G毫米波相控陣收發(fā)前端芯片
東南大學(xué)趙滌燹，尤肖虎研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)可同時覆蓋3GPP n257, n258, n261頻段的5G毫米波CMOS相控陣芯片；通過提出寬帶線性化技術(shù)，有效改善芯片在高功率下的幅度和相位失真，同時抑制芯片在寬帶信號下的電學(xué)記憶效應(yīng)，解決了傳輸超寬帶高階調(diào)制信號的難題；芯片成果已成功應(yīng)用于國產(chǎn)化毫米波分布式微基站以及紫金山實(shí)驗(yàn)室6G TKμ極致連接無線傳輸平臺。
該成果發(fā)表于《固態(tài)電路》期刊（IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2022, 57: 2702-2718）。（文：半導(dǎo)體學(xué)報）
(a) 5G毫米波四通道相控陣收發(fā)系統(tǒng)射頻前端芯片系統(tǒng)架構(gòu)；(b) 芯片顯微照片。
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