先进电子器件研究

（1）阻变存储器

信息、物联网、云计算等各类科学技术对半导体存储器提出更高的要求的同时，当前主流的闪存（Flash）已失去跟上先进逻辑工艺步伐的能力，面临着进一步微缩带来的器件可靠性的改变，以及相邻存储单元可能产生相互串扰效应等难题，各类新兴存储器应运而生。其中，阻变存储器（RRAM）成为了研究焦点之一，在器件构造、操作开关速度、三维集成、低功耗、微缩性能等方面，RRAM较Flash都有着显著优势。同时RRAM具有非挥发性、可靠度佳、操作电流低、长时间保持特性以及耐受性良好等优点，被认为是下一代存储器件中最有发展空间的非易失存储器。课题组研究包括阻变存储器材料选择、器件结构优化设计、理论模型等。筛选合适的CMOS兼容材料，构建高性能阻变存储器件。重点研究各功能层和侧壁材料对器件性能的影响规律，理解阻变机制，厘清电荷的传导机制，解决阻变存储器在大规模集成时的均一性和漏电问题。目前课题组实现的阻变存储器的性能和可靠性达到了世界最先进水平。同时也不断深化与产业界相关合作，共同推进阻变存储器在更多领域的进步和发展。

图3-1 课题组实现的双层掺杂的阻变存储器，实现器件超高性能和可靠度，达到世界先进水平。

图3-2 课题组研究侧壁材料对阻变性能的影响

图3-3 课题组采用变温活化能提取法厘清阻变机制

（2）先进显示器件（薄膜晶体管）

薄膜晶体管（TFTs） 广泛应用于人们生活中的有源显示器中，如大屏幕电视、智能手机以及平板电脑等。随着显示技术的不断发展，未来显示必然会向着更高分辨率、更大尺寸、更高帧频、柔性透明化等方向发展，提高TFT的性能对于先进显示技术的发展至关重要。课题组致力于开发高性能的薄膜晶体管，通过结构设计、材料选择，制备具有优秀力学、电学和光学性能的新型薄膜晶体管；发展柔性薄膜晶体管制备方法，调控电学性能，研究材料和结构对器件电学性能影响的机制和规律。

图3-4 课题组设计的具有高性能和高透明度的新型嵌入式薄膜晶体管

（3）第三代半导体氮化镓器件

目前国家的产业正在转型，逐渐向新能源和智能电子产业发展，因此对于功率器件的体积、效率、稳定性和可靠性等方面的要求越来越高，考虑到材料成本、环境要求和应用需求的因素，第三代宽禁带半导体材料GaN、SiC等成为了未来的研究热点，以满足行业对于耐高温、高功率、耐恶劣环境及小型化功率器件的应用需求。课题组研究GaN、SiC等器件的物理特性、结构与工艺，结合超临界流体工艺进一步提高器件性能，并赋予其神经形态功能，拓宽GaN、SiC器件的应用场景和应用条件。

图3-5 氮化镓器件的应用