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高校在“国之重器”方面取得的新进展
2020-06-02 17:46:00
高校科技进展
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  在飞速发展的信息时代,半导体材料、集成电路技术、芯片产品可谓是“国之重器”。面对错综复杂的国际大环境,我国高校在半导体材料、集成电路技术、芯片产品研发方面大力开展项目攻关,那么,高校近段时间以来都获得了哪些重要成果和重大突破?我们一起来看看。

  北京大学:碳基半导体材料纯度提升,基本具备做大规模集成电路可能性

  5月26日,北京大学彭练矛院士、张志勇教授团队在《科学》上发表了团队最新研究成果——“用于高性能电子学的高密度半导体碳纳米管平行阵列”。研究团队运用提纯和维度限制自组装方法,使碳基半导体材料的纯度提升至99.99997%,密度从5纳米提升到10纳米,成功突破了长期以来阻碍碳纳米管电子学发展的瓶颈。

  如果将这项技术应用到手机芯片,至少能够让手机实现运行速度提升五倍、节电三倍。据研究团队介绍,这个材料基本上具备了做大规模集成电路的可能性。

  清华大学:智能“芯”,安全“芯”

  智能“芯”:清华大学施路平团队研究成果——类脑计算芯片“天机芯”,登上《自然》杂志封面。该芯片既是世界首款异构融合类脑芯片,也是世界上第一个既可支持脉冲神经网络又可支持人工神经网路的人工智能芯片。施路平团队表示,异构融合类脑芯片未来将会在智能机器人、自动驾驶、教育、医疗等领域得到广泛应用。

  安全“芯”:在Hot Chips 2019上,清华大学魏少军教授团队介绍了由其研发的全球首款采用第三方芯片对处理器内核硬件实施运行时安全监控CPU芯片——津逮服务器CPU。通过系统实测结果,该款芯片可有效检测99.8%以上硬件攻击,其中包括硬件木马、漏洞、后门等,很好的解决了学术界和产业界高度关注的CPU芯片硬件安全难题。目前,该研究成果已实现成果转化,相关企业基于该技术成功研发出了高性能商用服务器。

  上海科技大学:卤化物钙钛矿两大科学难题解决的新进展

  上海科技大学于奕教授课题组与美国普渡大学科研团队合作,在新型半导体异质结研究上,首次成功制备并表征了二维卤化物钙钛矿横向外延异质结。据了解,在卤化物钙钛矿半导体异质结的构建上,获得“高质量的原子级平整的异质界面”和“、卤化物钙钛矿微观结构解析及原子结构成像”一直是科学界难以解决的两个难题。本次研究,在这两个科学难题上取得了重要的突破和进展。该研究成果已于4月份在《自然》(Nature)上公开发表。

  中国科学技术大学:成功将外尔物理拓展到半导体体系

  5月12日,中国科学技术大学曾长淦教授团队与王征飞团队在半导体领域的最新研究成果发布。他们首次在单元素半导体碲中发现了由外尔费米子主导的手性反常现象以及以磁场对数为周期的量子振荡,成功将外尔物理拓展到半导体体系。

  团队科研人员在研究过程中,实现了实现了将新奇拓扑属性和半导体属性有机结合的“拓扑外尔半导体”。两个团队的最新研究成果,对设计新型拓扑半导体器件提供了新思路。

  哈尔滨师范大学:填补半导体光电探测相关领域空白

  哈尔滨师范大学光电带隙材料教育部重点实验室李林教授日前在《Advanced Materials》上发表了题为“An Electrically Modulated Single-Color/Dual-Color Imaging Photodetector”的文章,介绍其在半导体光电探测器领域取得的重要进展。

  据哈尔滨师范大学官网消息,这一研究“选取一种有机小分子(COi8DFIC)和钙钛矿材料(CH3NH3PbBr3),利用全溶液工艺,设计并构建出简单的异质结器件结构,通过小偏压(0.6 V)调控异质结界面能带偏移”,进而实现对光生载流子输运和萃取的有效操控。研究成果可满足对入射光类型的有效辨别以及未来智能化、小型化成像系统的要求,填补了该领域空白。

  中国地质大学(武汉):实现高达0.16Scm-1的质子电导率(520 oC)的新突破

  当前科学领域研究面临的一个重要挑战,是如何实现低温条件下质子导体的电导率≥ 0.1 S cm-1。前不久,中国地质大学(武汉)、西安建筑科技大学、湖北大学等高校研究团队合作,成功实现了高达0.16 S cm-1 的质子电导率(520 oC),并示范了优越的PCFC器件性能。

  中国地质大学(武汉)表示,科研人员们此次研究,主要是利用半导体氧化铈的表面特殊电子态和电荷分布,构建了质子长程快速穿梭机制的质子超导。相关科研成果已在《美国化学学会能源快报》上发表。

  吉林大学、华南师范大学:半导体光电功能材料设计思路

  吉林大学张立军教授团队、华南师范大学“新型半导体掺杂机制研究及器件应用”团队联合发表文章,对近年来“基于半导体物理理论/设计原则逆向设计”“应用人工智能优化算法进行材料结构设计”“通过计算候选材料目标性质筛选”这三种计算材料设计思路进行了归纳。文章在探讨局限性及挑战的同时,还对未来大规模材料数据库与人工智能结合的新材料设计与开发模式进行了展望。

  西北工业大学:两个钙钛矿二极管实现双向光信号传输

  《自然电子学》日前发布了一个发布了钙钛矿光电子领域的重大进展研究文章——“利用相同的两个钙钛矿二极管实现双向光信号传输”。同时,文章的完成者西北工业大学黄维院士、深圳大学Wenjing Zhang教授、瑞典林雪平大学Feng Gao教授,还介绍了新研究成果——一种新型的双功能钙钛矿器件。

  据悉,这个器件可以通过调节偏压,实现两种功能的自由切换。此外,作为发光或光检测,这种新型的双功能钙钛矿器件的响应速度都能够达到兆赫兹级别。该研究成果,进一步地拓展了钙钛矿材料在光电子领域的新应用。

  南昌大学:首次发现半导体材料光挠曲电效应

  南昌大学舒龙龙与合作者在《自然•材料》上发布了最新研究成果文章——《卤化钙钛矿材料的光挠曲电效应》。从最新研究成果的表述来看,南昌大学研究团队发现:通过弯曲卤化铅钙钛矿这样一类光伏半导体材料,可将挠曲电和光伏效应完美结合,实现光机电多重能量收集。据了解,这是半导体材料的“光挠曲电”效应首次被发现,挠曲电性能方面也同样打破了世界纪录,其为后续光传感、光探测的器件应用提供了新思路。

  注:本文综合高校官网,自然科学基金委,搜狐、网易等平台编辑整理;本文仅展示了部分高校相关成果。

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