二维晶体管中高κ氧化镓的集成研究 学术背景 随着半导体技术的不断进步，二维材料（如二硫化钼，MoS₂）因其独特的电学性能和原子级厚度，被认为是下一代晶体管通道材料的潜在候选者。然而，二维晶体管的性能在很大程度上依赖于栅极介电层的质量。传统的沉积技术（如化学气相沉积CVD和原子层沉积ALD）在二维材料表面沉积超薄金属氧化物时，往往难以形成均匀的介电层，导致界面质量差，进而影响晶体管的性能。因此，开发一种能够在二维材料表面形成高质量、超薄介电层的方法，成为了当前研究的热点。 研究来源 这项研究由来自多个机构的科研团队共同完成，主要作者包括Kongyang Yi、Wen Qin、Yamin Huang等，研究团队来自新加坡南洋理工大学、南京航空航天大学、中国科学院上海微系统与信息技术研究所、美国德...

快速低温表征1,024个集成硅量子点设备研究综述 背景介绍 量子计算作为未来计算领域的颠覆性技术，承诺在材料科学、药物发现、大数据搜索等方面远超传统高性能计算机。硅基量子点（Quantum Dot, QD）是一种潜在的实现容错量子计算机的平台，具有小体积、支持自旋量子比特、可与现有半导体制造工艺兼容的优势。在富同位素硅中，自旋量子比特已展示出能够满足容错量子计算需要的控制、初始化和读取精度。但实现真正意义上的容错量子计算以解决实际问题，仍需数百万个物理量子比特的扩展。 随着量子处理器的复杂性逐渐增加，设备变异性管理和与底层电子设备的接口成为了新的技术挑战。频率分配复用、多路互交架构等方案已被应用于减少和优化与量子比特之间的数据信号连接。然而，这些方案受限于设备间的变异性和信号密度，因此需要更...

全聚合物电致变色显示器的研究进展：基于N掺杂透明导电聚合物的创新应用 背景与研究意义 显示技术在现代社会中无处不在，从消费电子到医疗设备，再到可穿戴技术，显示器的应用范围不断扩大。然而，传统发光型显示器（如OLED和LCD）尽管具有鲜艳的色彩和高分辨率，但也存在高能耗和长期使用引发的视疲劳等问题。随着环保需求的增加和可穿戴设备的普及，非发光型穿透式显示技术（如电致变色显示器，Electrochromic Displays，简称ECDs）逐渐成为焦点。这些显示器通过调节自然光实现显色，而非发射光，因此能耗低、对眼睛的刺激小，且在户外应用中具备良好的可读性。然而，现有电致变色显示器的制造复杂度较高，涉及多层组件（如透明导体、离子储存材料、电解质和电致变色层）的集成。 针对上述问题，Purdue ...

基于粒子吞噬打印的软电子器件研究 学术背景 随着可穿戴设备、健康监测、医疗设备和人机交互等领域的快速发展，软电子器件（soft electronics）因其能够与生物系统无缝集成而备受关注。传统的刚性电子器件与生物组织之间存在机械性能不匹配的问题，这限制了其在生物医学领域的应用。为了解决这一问题，研究人员提出了多种策略，例如通过微结构设计（如蛇形图案和剪纸结构）赋予刚性器件宏观可拉伸性。然而，这些方法通常以牺牲电子性能为代价来换取可拉伸性。 近年来，基于聚合物电子材料的本征可拉伸器件因其高组件密度和优异的机械延展性而成为研究热点。然而，现有的材料通常需要在电子性能和可拉伸性之间进行权衡。为了克服这一挑战，研究人员尝试将功能性粒子与软聚合物结合，以创建具有类组织特性的高性能电子器件。然而，现有...

三维晶体管研究：以二维半导体材料为核心的未来CMOS技术发展 近年来，随着硅基互补金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS）技术接近其物理极限，下一代微电子技术的持续缩放和性能优化面临诸多挑战。如何在亚纳米尺度上维持电流开关比(on–off current ratio)、提高集成密度以及提升能效，成为学术界和工业界亟待解决的问题。本文针对这一背景，提出探索二维（2D）过渡金属二硫化物（Transition Metal Dichalcogenides, TMDs）作为后硅CMOS时代的关键导电通道材料，并通过设计新的三维（3D）晶体管架构，展示了其在延续摩尔定律（Moore’s Law）方面的巨大潜能。 研究背景与意义 CMO...

光电微波合成器——频率可调性与低相位噪声的结合 学术背景 在现代通信、导航和雷达系统中，频率可调且低噪声的微波源是至关重要的。传统的电子微波合成器虽然能够提供频率可调性，但其相位噪声较高，限制了其在精密应用中的使用。相比之下，基于光子学的微波合成器利用高光谱纯度激光和光学频率梳，能够生成极低相位噪声的微波信号。然而，光子学方法通常缺乏频率可调性，并且系统体积大、功耗高，限制了其广泛应用。 为了解决这些问题，本文提出了一种混合光电方法，结合了简化的光学频率分割（Optical Frequency Division, OFD）和直接数字合成（Direct Digital Synthesis, DDS）技术，生成了在整个X波段（8-12 GHz）内可调的低相位噪声微波信号。该研究不仅解决了传统光子...

基于多光晶体管-单忆阻器阵列的可重构传感器内处理：一种融合机器学习与类脑神经网络的新型视觉计算平台 学术背景及问题提出 人工视觉系统作为智能边缘计算的重要组成部分，长期以来受到传统基于CMOS（互补金属氧化物半导体）技术与冯·诺依曼架构的限制。这类系统的图像处理效率受制于独立的图像传感器、存储模块以及处理器之间的物理分离。这种分离导致大量数据冗余和信号处理延迟，增加了电路复杂性和功耗问题，限制了实时处理能力。在自然环境中，传统视觉系统需要完成从信号捕获到图像处理的一系列繁杂过程，但其效率有限。 近年来，传感器内计算（in-sensor computing）这一融合感知与计算的新型架构，由于其具备内存计算（in-memory computing）和神经形态特性，逐渐受到关注。在此领域，光学神经...

高性能p型场效应晶体管：二维材料的替代掺杂与厚度控制 学术背景 随着半导体技术的不断发展，硅基场效应晶体管（FET）在性能提升方面逐渐接近物理极限。为了突破这一瓶颈，研究人员开始探索二维（2D）材料作为硅的潜在替代品。二维过渡金属二硫属化物（TMDs），如二硫化钼（MoS₂）、二硒化钼（MoSe₂）和二硒化钨（WSe₂），因其原子级平滑的表面和优异的电学性能，成为研究的热点。然而，尽管n型二维FET取得了显著进展，p型二维FET的发展却相对滞后。这主要是由于金属-二维材料接触界面处的费米能级钉扎效应，导致p型载流子注入效率低下，接触电阻（Rc）较高。 本文的研究旨在通过替代掺杂和厚度控制，解决p型二维FET的性能瓶颈问题。具体来说，作者通过在MoSe₂和WSe₂中引入钒（V）、铌（Nb）和钽...

超量子限域下垂直纳米线异质结隧道晶体管实现高性能低能耗电子器件的新突破 学术背景 集数据密集型计算和人工智能的快速发展对电子器件能效提出了更高的需求。然而，目前传统硅基互补金属氧化物半导体（CMOS）技术由于受物理极限的制约，已难以通过尺寸进一步缩小实现理想性能和功耗的平衡。这些限制包括短沟道效应和直接源漏隧穿效应所引发的最小栅长限制，以及受费米-狄拉克（Fermi-Dirac）电子统计学制约的60 mV/dec的亚阈值摆幅（subthreshold swing, SS）热极限，亦称为”玻尔兹曼暴政”。因此，为实现下一代高性能计算设备对低能耗、高驱动电流和小占用面积的需求，科学家们正在寻求超越传统MOSFET设计的新型晶体管架构。 其中，隧道场效应晶体管（TFET）因其实现深亚热学开启特性和...

基于二维范德华金属阴极的模拟电阻开关存储器研究 学术背景 随着人工智能（AI）应用的快速发展，传统的冯·诺依曼架构在数据密集型计算任务中面临性能瓶颈。神经形态计算（neuromorphic computing）作为一种新兴的计算范式，能够以更高的速度和效率处理数据密集型任务。在这一领域中，忆阻器（memristor）因其能够实现内存计算和模拟计算而备受关注。特别是具有多级电导状态的模拟忆阻器，能够显著提高神经形态计算的效率。然而，现有的模拟忆阻器通常具有较小的开关比（on/off ratio），这限制了其在高精度权重映射中的应用。 为了解决这一问题，研究人员一直在探索如何提高模拟忆阻器的开关比，同时保持其多级电导状态。传统的忆阻器主要分为两类：基于价态变化机制（valence-change-...