信息学院彭练矛课题组在三维集成电子器件与等
来源:营业收入网 发表于2019-07-07 18:01:22 编辑:李开复
摘要: 2019年,世界半导体技能发展路线图(ITRS)委员会宣告摩尔定律行将走到止境,逾越硅基互补金属氧化物半导体(CMOS)技能的需求日积月累。在很多技能提

 

信息学院彭练矛课题组在三维集成电子器件与等离激元器件研讨中获得重要打破

2019年,世界半导体技能发展路线图(ITRS)委员会宣告摩尔定律行将走到止境,逾越硅基互补金属氧化物半导体(CMOS)技能的需求日积月累。在很多技能提案中,光电集成具有高带宽和低传输推迟的特性,三维集成具有进步集成密度和能效的潜在优势。因而,三维光电集成结构可兼具光电集成和三维集成的亮点。但是,因为资料和加工办法不兼容,难以根据传统资料以相同特征尺度在片三维集成电子学和光子学器材。

新式的低维半导体资料(如碳纳米管和二维资料)是潜在的抱负电子和光电资料,可以满意在片三维光电集成的需求。另一方面,等离激元在亚波长尺度光控制方面具有优异功用,可解决电子学器材和光子学器材特征尺度不兼容的难题,故在亚波长光电集成范畴备受瞩目。

北京大学信息科学技能学院、纳米器材物理与化学教育部要点实验室彭练矛教授课题组提出使用“金属工程”的战略,经过根据金(Au)规划孔洞状的底层等离激元结构来完成在片光控制。与此一起,因为金膜具有纳米量级的平整度,满意构建顶层有源器材对基片平整度的要求,然后防止机械抛光工艺,简化了制备流程。在制备等离激元结构的一起,选用金制备一切的互联线以及静电栅结构。因为低维半导体资料具有原子层尺度的厚度,故而器材极性不适于选用离子注入的办法进行调控。因而,经过调理触摸金属的功函数来完成对器材极性的调控,就成为抱负挑选,即使用高功函数(HM)和低功函数(LM)的不同组合来完成P型金属氧化物半导体(PMOS)(HM-HM)、N型金属氧化物半导体(NMOS)(LM-LM)和二极管(LM-HM),然后可以使用低温制备的工艺特性和CMOS兼容的办法来完成三维集成等离激元器材与电子器材。其功用体现为底层无源器材完成光控制和信号传递,上层有源器材完成信号接纳和处理。下图别离展现了具有单向光控制功用的接纳器、波长-偏振复用器及其与CMOS的三维集成回路。以上集成结构为“后摩尔年代”的逾越互补金属氧化物半导体架构供给重要参阅。

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2019年12月13日,根据上述作业的学术论文以“三维集成等离激元学与纳电子学(Three-dimensional integration of plasmonics and nanoelectronics)”为题,在线发表于《天然·电子学》(Nature Electronics)。前沿交叉学科研讨院博士毕业生刘旸(现在美国洛杉矶加州大学从事博士后研讨)为论文榜首作者和通讯作者,彭练矛与物理学院张家森教授为一起通讯作者。这是关于三维集成电子器材与等离激元器材办法的初次揭露报导。相关作业得到国家要点研制方案“纳米研讨”要点专项和国家天然科学基金的赞助。

修改:白杨

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