肖旭东的简介

肖旭东的简介,第1张

教授更是中国真空学会常务理事、中国能源学会常务理事以及香港研资局、国家自然科学基金委评审专家。同时,也是《The International Journal of Modern Physics B (IJMPB) and Modern Physics Letters B (MPLB)》编委兼副主编、《化学物理学报》编委、以及Science, Nature, Phys. Rev. Lett.、Appl. Phys. Lett.、 J. Vac. Sci. Tech.、Langmuir等科技刊物的论文审稿人。

肖教授1986年毕业于中国科学技术大学,并考取李政道先生主持的中美联合物理研究生项目(CUSPEA),于同年赴美国加州大学伯克利分校留学,1992年获得物理系博士学位。之后在伯克利劳伦斯实验室从事博士后研究工作。1994年至2006年期间受聘于香港科技大学,先后担任助理教授,副教授和教授。现就职香港中文大学物理系教授。同时肖教授自2004年起一直是中国科技大学客座教授。肖教授在过去二十多年来一直从事金属、半导体等表面/界面物理、以及薄膜物理的研究,已发表论文80多篇,其中包括Science 两篇,Physical Review Letters 九篇。其工作已被同行引用达1800多次。肖教授获得多项荣誉,其中包括海外杰出青年学者和中国科学院的海外知名学者。他还拥有两项美国的技术专利。他的研究涉及表面结构、表面吸附、表面薄膜生长、以及表面、界面的电子性质和机械性质等。近年来,他领导的研究小组在半导体/金属界面的工作, 解决了一系列Schottky结的基础科学问题, 为其在光伏太阳能电池方面的应用, 例如,半导体薄膜上的金属电极的制备,打下了良好的基础。

2008年,肖旭东教授与李泉教授在香港中文大学与中国科学院的合作协议框架下在中国科学院深圳先进技术研究院集成技术研究所组建了光伏太阳能研究中心,肖旭东教授任中心主任,并于2011年全职来深圳院工作。在先进院的大力支持下,通过两年来的工作, 光伏中心已成功地开展了铜铟镓硒太阳能电池工艺及相关设备的研究工作, 积累了丰富的铜铟镓硒相关装备设计制造的经验,对于铜铟镓硒太阳能电池工艺对设备的特殊要求有了深刻的认识, 掌握了大面积蒸发镀膜的设备规律,为进一步研发基于线型蒸发器的大面积铜铟镓硒生长设备打下了良好的理论和实践基础。光伏中心已出色地完成了中科院支持的 “铜铟镓硒薄膜太阳能电池共蒸发-磁控溅射生长系统” 项目,验收组专家对项目成果给予了高度评价,认为“标志着我国高效薄膜电池的研究取得了重大进步,为进一步推动铜铟镓硒薄膜电池的产业化提供了技术基础。”

经过近十年的发展,二维电子学已经取得了巨大进步,但在大面积单晶制备、关键器件工艺、与主流半导体技术兼容性等方面仍存在挑战。

南京大学电子科学与工程学院王欣然教授课题组聚焦上述问题,研究突破二维半导体单晶制备和异质集成关键技术,为后摩尔时代集成电路的发展提供了新思路。相关研究成果近期连续发表在Nature Nanotechnology上。

半导体单晶材料是微电子产业的基石。与主流的12寸单晶硅晶圆相比,二维半导体的制备仍停留在小尺寸和多晶阶段,开发大面积、高质量的单晶薄膜,是迈向二维集成电路的第一步。然而,二维材料的生长过程中,数以百万计的微观晶粒随机生成,只有控制所有晶粒保持严格一致的排列方向,才有可能获得整体的单晶材料。

蓝宝石是半导体工业界广泛使用的一种衬底,在规模化生产、低成本和工艺兼容性方面具有突出的优势。合作团队提出了一种方案,通过改变蓝宝石表面原子台阶的方向,人工构筑了原子尺度的“梯田”。

利用“原子梯田”的定向诱导成核机制,实现了TMDC的定向生长。基于此原理,团队在国际上首次实现了2英寸MoS2单晶薄膜的外延生长。

得益于材料质量的提升,基于MoS2单晶制备的场效应晶体管迁移率高达102.6 cm2/Vs,电流密度达到450 μA/μm,是国际上报道的最高综合性能之一。同时,该技术具有良好的普适性,适用于MoSe2等其他材料的单晶制备,该工作为TMDC在集成电路领域的应用奠定了材料基础。

大面积单晶材料的突破使得二维半导体走向应用成为可能。在第二个工作中,电子学院合作团队基于第三代半导体研究的多年积累,结合最新的二维半导体单晶方案,提出了基于MoS2 薄膜晶体管驱动电路、单片集成的超高分辨Micro-LED显示技术方案。

Micro-LED是指以微米量级LED为发光像素单元,将其与驱动模块组装形成高密度显示阵列的技术。与当前主流的LCD、OLED等显示技术相比,Micro-LED在亮度、分辨率、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面具有跨代优势,是国际公认的下一代显示技术。然而,Micro-LED的产业化目前仍面临诸多挑战。

首先,小尺寸下高密度显示单元的驱动需求难以匹配。其次,产业界流行的巨量转移技术在成本和良率上难以满足高分辨率显示技术的发展需求。特别对于AR/VR等超高分辨应用,不仅要求分辨率超过3000PPI,而且还需要显示像元有更快的响应频率。

合作团队瞄准高分辨率微显示领域,提出了MoS2 薄膜晶体管驱动电路与GaN基Micro-LED显示芯片的3D单片集成的技术方案。团队开发了非“巨量转移”的低温单片异质集成技术,采用近乎无损伤的大尺寸二维半导体TFT制造工艺,实现了1270 PPI的高亮度、高分辨率微显示器,可以满足未来微显示、车载显示、可见光通讯等跨领域应用。

其中,相较于传统二维半导体器件工艺,团队研发的新型工艺将薄膜晶体管性能提升超过200%,差异度降低67%,最大驱动电流超过200 μA/μm,优于IGZO、LTPS等商用材料,展示出二维半导体材料在显示驱动产业方面的巨大应用潜力。

该工作在国际上首次将高性能二维半导体TFT与Micro-LED两个新兴技术融合,为未来Micro-LED显示技术发展提供了全新技术路线。

上述工作分别以 “Epitaxial growth of wafer-scale molybdenum disulfide semiconductor single crystals on sapphire” (通讯作者为王欣然教授和东南大学王金兰教授)和 “Three dimensional monolithic micro-LED display driven by atomically-thin transistor matrix” (通讯作者为王欣然教授、刘斌教授、施毅教授和厦门大学张荣教授)为题, 近期在线发表于Nature Nanotechnology。


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