Question

南京大学微电子设计研究所的学科方向

Answer 1

学术带头人（姓名：张荣，教授人数：6，副教授人数：3，有博士学位人数：6）。
目前本方向人员所做工作的主要内容、特色和可能取得的突破：
光电子技术是当前信息技术的重要发展方向，将带来信息领域一场新的技术革命。
半导体光电子学是光电子技术与微电子技术互相渗透、交叉而形成的前沿方向。
主要内容：
1．宽禁带半导体光电子学宽禁带半导体是研制短波长光电子器件，特别是目前应用上急需的短波长发光器件的优选材料，宽禁带半导体光电子学是当前世界各国竞相发展的战略制高点和学科生长点。着重研究宽禁带半导体光电子材料（GaN基、ZnO基）技术，特别是多量子阱材料制备技术、掺杂技术、能带工程技术和极化控制技术，及大尺寸低位错密度自支撑GaN衬底技术；研究开发ZnO基激光器材料与器件技术，研制低阈值电流密度ZnO基蓝光激光器；研究开发Ⅲ族氮化物激光器材料与器件技术，研制长寿命Ⅲ族氮化物蓝紫光激光器。
2．硅基纳米光电子集成技术以发展硅基纳米光电子集成技术为目标，系统开展其关键材料(硅基发光材料)、关键器件结构单元(硅基纳米结构)和关键工艺技术(特别是自组装技术)等研究，提出功能集成新概念、新原理和新技术；设计具有量子尺寸效应的的纳米功能材料结构单元，利用这种效应实现信息处理功能，研制器件；在此基础上，利用多种信息载体、复杂材料结构和高度精密集成工艺，将材料的基本物理性质和器件的基本功能要求结合起来，直接进行功能设计，实现硅基纳米光电子功能集成。
3．二元微光学元件技术设计和优化二元微图形，采用IC微细加工技术制造微光学器件，构成新型光系统，为光处理与传输进行相关的技术准备，对传统光学实现微型化、阵列化、集成化及经济化。用IC工艺制作表面亚波长结构，如二元透镜阵列、二维光栅、二元光学分束器等；进行相关的计算全息、图象的变形研究，研制计算全息扫描器，图象微分滤波器，多通道频谱分析滤波器，开发无透镜相关识别系统、相干光识别系统、非相干光识别系统。
对多种光互连技术进行深入的研究，包括PS光互连、CLOS光互连、蝶型光互连等。
本研究方向特色：本研究方向重点研究与光信息存储、显示及处理有关的关键半导体光电子材料及器件技术，特别是短波长光电子材料与光发射器件技术、硅基光电子集成技术和微光学元件技术。
可能取得的突破：
1．大尺寸低位错密度自支撑GaN衬底材料；
2．长寿命Ⅲ族氮化物蓝紫光激光器；
3．低阈值电流密度ZnO基蓝光激光器；
4．高效、均匀的纳米尺度的硅基发光材料；
5．高性能二元光学透镜阵列、二维光栅和二元光学分束器。（2）研究方向---半导体异质结构电子学
（学术带头人姓名：郑有炓，教授人数：4， 副教授人数：5 ，有博士学位人数：6）
目前本方向人员所做工作的主要内容、特色和可能取得的突破：
本方向主要从事以半导体异质结构为基础的新型半导体光电器件的研究和开发。半导体异质结构是当代高速微电子学和光电子学的重要基本结构，是新世纪信息光电技术领域的一种核心技术。以半导体异质结构为基础的新型半导体光电器件在信息， 通讯，自动控制，航空航天，国防等领域具有许多重要应用，与我国，以及江苏省飞速发展的高科技产业紧密相关。
本方向主要研究内容：
1.硅基锗硅异质结构材料与器件。硅基锗硅异质结构是发展硅基射频集成器件和芯片系统的关键技术，也是实现硅基光电子集成的重要途径。本项内容主要研究新型硅基锗硅异质结构材料的超低压化学气相淀积（VLP-CVD）制备科学与技术，设计、研制新型锗硅异质结构光电器件，包括硅基锗硅（碳）异质结双极型晶体管，红外探测器和量子结构发光器件。
2.宽禁带半导体材料与器件。宽禁带半导体材料与器件在光存储、光显示、紫外探测和高温/高功率微波电子技术中占有重要地位，是当前国际研究热点。本项内容主要研究Ⅲ族氮化物金属有机化学气相淀积（MOCVD）材料生长和器件制备的科学与技术，包括制备用于短波长半导体激光器和高功率微波电子器件的异质结构，量子阱材料，设计、研制Ⅲ族氮化物高温、高功率微波器件，紫外光电探测器等微电子和光电子器件。
主要特色：
（1）以发展硅基射频集成和光电子集成为主要目标，通过硅能带工程设计、剪裁材料的光、电物理性质，开发具有新功能的新型结构材料与器件。
（2）发展Ⅲ族氮化物压电调制能带工程，研制新型Ⅲ族氮化物微波功率器件；
（3）结合Ⅲ族氮化物、ZnO和SiC多种宽禁带半导体的结构和物性优点，发展混合宽禁带半导体异质结构材料与器件。
可能取得的突破：
（1）高质量硅基锗硅碳异质结构材料和高性能硅基锗硅碳红外探测器；
（2）国防、航天等行业急需的高性能Ⅲ族氮化物高温、高功率微波电子器件；
（3）高性能Ⅲ族氮化物紫外光电探测器。 （学术带头人姓名：陈坤基，教授人数：4，副教授人数：4，有博士学位人数：5） 目前本方向人员所做工作的主要内容、特色和可能取得的突破： 随着信息技术的高速发展，半导体器件的尺度正从亚微米向纳米级发展，发生着从三维向低维纳米量子体系的深刻变革，传统的微电子学的研究内涵正向着纳电子学延伸。本方向的研究着眼于发展具有自主创新知识产权的半导体纳米结构的制备技术并探索和研究半导体纳电子器件的新结构、新原理及器件特性，同时与江苏省微电子产业紧密结合，共同发展，为江苏省在纳电子与纳光电子领域在全国站有一席之地作出贡献。 主要内容：
1．半导体纳米量子结构材料与物性 利用所发明的激光诱导多层膜结构中限制晶化原理等自组装技术制备有序、可控、高密度的纳米硅、锗硅材料；研究纳米晶粒的界面态性质，探索以钝化界面缺陷态为目标的低温超薄氧化技术；由化学合成法制备理想的半导体胶体量子点及异质量子阱量子点结构，实验研究新型低维结构中的电子行态，及纳米开关效应及电子、光子调制效应。
2．纳米电子器件及纳米信息技术结合微电子工艺及纳米加工技术，制作与发展适用于未来信息处理技术的极低功耗、超高密度、超高频率的纳米器件，包括单电子荷电态逻辑和存储结构及隧道共振晶体管，研究可集成的器件结构和工作模式；研究MOSFET器件在缩小尺寸的物理和技术问题，包括可靠性和电介质材料研究；研究半导体纳米结构中的量子电子和经典电子行态，及在新型器件中的应用。
3．纳米电子学信息处理基于纳米电子学基础，研究纳米尺度下电子器件的工作原理及相应的模型、模拟和分析检测方法。基于纳米电子系统的电子输运理论，研究超高密度集成的纳米器件间互连和信号传输的模型和模拟方法；基于神经网络计算和量子计算方法，研究超高密度集成的单电子器件的信号加工方法。
本研究方向特色：
1．积极利用微电子技术方法和成果，探索发展与IC相兼容的可集成的新结构、新工作模式的纳米器件。特别是选择从原理上有鲜明特色、已有初步进展、有望集成的硅基纳米器件作为深入研究的重点。本方向在国内较早开展了硅基纳米材料和器件的研究，并已取得了重要进展。
2．充分利用纳米材料的特点，结合原有的工作基础和新的方法，研制工艺简单且与微电子相兼容而性能优异并有自己的知识产权特色的纳米量子结构材料。
可能取得的突破：
1． 制备出能用于半导体光、电纳米器件的可控纳米结构薄膜材料；
2． 研制出超低功耗的纳米存储器件；
3． 高性能的纳米硅异质结晶体管；
4． 纳米功能材料、结构和器件特性的理论计算，相应的物理模型和模拟方法。 （学术带头人姓名：陆怀先，教授人数：2 ，副教授人数：6 ，有博士学位人数：2）
目前本方向人员所做工作的主要内容、特色和可能取得的突破：
固体电子应用技术是直接面向应用的固体电子技术，是连接当代微电子学与固体电子学和前沿应用领域的桥梁，与国民经济和国防建设有密不可分的联系。
主要研究内容包括：
1. 半导体电子材料技术研究微电子与固体电子材料生长新方法，研究开发新型材料生长系统及相关控制技术。本学科创新发展的快速加热超低压化学气相淀积新型原子级外延方法及系统在国内外独具特色，拥有知识产权；运用该方法及系统研发国防急需的Si微波功率器件用低温外延Si材料；利用高能电子束对半导体材料和器件辐照，实现对半导体材料和器件改性，开发新型材料，改善器件性能，本学科的半导体材料和器件电子辐照技术在国内领先，开发的电子辐照硅开关二极管技术成功地在企业转化，创造了直接经济效益和社会效益。
2。智能化电子技术与系统将智能化技术应用于多种检测领域，重点进行虚拟仪器设计开发、控制软件开发，加强微处理器、单片机的技术应用，特别在基因诊断与识别等生物医学方面的应用；以现代电子控制技术、新型固体器件、计算机技术为依托，探索新一代的电子监控系统的实现方式；对信号处理技术、图形图象处理技术、信号传输技术等展开全面的研究并应用在实际系统设计中。
3。新型特种电子器件与技术研发高磁场灵敏度磁电阻材料和磁电阻效应强电器件，开发开关速度达微秒级的固态磁控开关、电流灵敏度优于150毫安的固态电流继电器；研发先进的脉冲磁化技术，研制出的MC-C型脉冲充磁仪产品在国内已有很大的市场占有率；
4。室温磁制冷材料与系统技术研发新型磁制冷工质，研制室温磁制冷冰箱和其它制冷系统。本项研究目前国内领先。
研究特色：
（1）成功地将快速加热技术引入微电子与固体电子薄膜材料生长领域，实现原子级外延。
（2）直接面向应用领域和用户，研究开发用户现实需要的新技术、新产品，研发经费超过1200万元。
可能取得的主要突破：
（1）宽带轻质复合电磁波吸收材料性能的突破和产业化；
（2）基因信息的智能识别；
（3）高效室温磁制冷冰箱。