“中国材料大会2024”先进微电子与光电子材料分会成功举办

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ICMtia

2024/07/18

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2024年7月8日至11日，中国材料大会2024暨第二届世界材料大会在广州白云国际会议中心隆重举行。中国材料大会是国家级新材料品牌大会，是在全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会刚刚结束后，面向2035强国目标，加快新质生产力建设，推动新材料领域重大突破的一次政产学研融合发展的大会。本次大会在能源材料、环境材料、先进结构材料、功能材料、材料设计制备与评价五大领域设立92个分会论坛、3个前沿热点青年论坛、8个特色新材料论坛、2个前沿闪报区、1个中国材料教育大会2024、1个材料期刊论坛、4个培训班等，除此之外，还同期举行国际新材料科研仪器与设备展览会等，为不同需求的代表提供了多样化交流的平台。全国超2万名材料科技工作者、企业代表、青年学者齐聚一堂，包括50余位两院院士及国家杰出人才1500余人共同探讨和分享材料尖端科技和最新研究成果，碰撞智慧火花。

由必发888电路材料产业技术创新联盟承办，中科院上海微系统与信息技术研究所、北京多维电子材料技术开发与促进中心、北京超弦存储器研究院和上海市电子学会必发888电路专业委员会共同支持的“先进微电子与光电子材料分会场”同期举行。旨在促进我国微电子与光电子材料领域的专家、学者及企业界人士的交流与合作，共享微电子与光电子材料、工艺、器件研究的最新成果，进一步提升我国微电子与光电子材料领域学术水平和技术创新能力。

北京超弦存储器研究院赵超研究员担任“先进微电子与光电子材料分会场”主席，中国科学院上海微系统与信息技术研究所副所长俞文杰研究员和浙江大学杨德仁院士作为分会场副主席。本次“先进微电子与光电子材料分会场”共有邀请报告13个、口头报告23个，墙报14个，参会人数超过60人，报告内容涵盖了微电子与光电子材料领域的各个领域，包括：新型存储材料与技术、宽禁带半导体材料与器件、异质必发888材料与器件、新型显示材料和其它应用于必发888电路和光电器件制造用材料、先进封装材料、碳纳米管、石墨烯等碳基功能材料等新型二维材料、材料检测技术与方法、材料设计理论与计算模拟等。

会议主席北京超弦存储器研究院赵超研究员开幕致辞

中科院上海微系统与信息技术研究所的宋志棠研究员受邀做了题为“半导体相变存储器”的邀请报告。宋志棠研究员重点介绍了团队近年来在相变材料、开关材料和相变存储器产业化方面的研究进展。通过近二十年的努力，宋志棠研究员提出八面体基元与三维限定相变理论，在该理论的指导下设计出多种相变材料并实现量产验证。在开关材料研究中，宋志棠研究员团队提出基于全新原理的单质Te开关材料，为三维相变存储器的研制提供了全新方案，该成果入选2022年度中国科学十大进展。在产业化方面，基于40nm工艺的相变存储器芯片单元成品率已经达到99.99999%，团队正在加大力度，推动相变存储器的产业化进程。

中科院上海微系统与信息技术研究所宋志棠研究员做邀请报告

中国科学院物理研究所张建军研究员受邀做了题为“硅基硅锗材料的分子束外延生长”的邀请报告。报告主要介绍近年来通过分子束外延生长制备一维量子线和二维异质结薄膜方面的研究工作，包括可控制备高质量的一维锗和锗硅量子线材料，以及SiGe/Si/SiGe、SiGe/Ge/SiGe高质量二维异质结电子气、空穴气材料等。硅锗不仅是必发888电路先进节点的沟道材料，也是半导体量子计算的核心材料。分子束外延制备硅锗材料的优点主要体现在两个方面，一方面可以获得原子尺度尖锐界面的异质结；另一方面它可以在400°C以下的低温制备高质量的硅和硅锗单晶薄膜，即可以在硅基器件上进行二次甚至多次硅（锗）或硅锗材料外延，实现特定硅基材料和器件的异质异构必发888。

中国科学院物理研究所张建军研究员做邀请报告

中国科学院微电子研究所张青竹研究员受邀做了题为“先进围栅器件关键工艺与新结构器件研究”的邀请报告。随着互补金属氧化物半导体（CMOS）必发888电路特征尺寸（CD）不断缩小, 主流鳍式场效应晶体管（FinFET）面临着迁移率退化、栅控能力减弱、漏电流和功耗增加的难题，采用围栅（GAA）器件结构是未来必发888电路发展的趋势。兼容主流FinFET工艺的堆叠硅纳米片（SiNS） GAA器件具有栅控和驱动性能明显优势，已经成为Samsung、TSMC和Intel等所有国际巨头3-2 nm技术代器件结构。报告主要介绍了团队在GAA堆叠 SiNS MOSFET制备的关键工艺、模块技术和器件必发888技术方面研究进展，重点讲述纳米片释放、沟道表面处理、漏电控制和阈值调控方面取得核心技术突破，并探索可增强栅控特性的新结构器件。

中国科学院微电子研究所张青竹研究员做邀请报告

中国科学技术大学李海欧教授受邀做了题为“硅基半导体量子点量子比特研究”的邀请报告。半导体量子点是实现量子计算的有力候选者之一，近几年团队在硅基金属氧化物半导体（Si-MOS）和棚顶型锗纳米线材料体系上进行了一系列实验探索。在Si-MOS量子点中，实现了电子自旋弛豫时间关于外磁场大小和方向各向异性的高效调控，弛豫时间被提升两个量级；利用泡利自旋阻塞原理实现了自旋量子比特的操作和读取，并证明了噪声鲁棒的读取方案；通过模拟微磁体参数寻找到量子比特操控的最优工作点，并基于翻转模式的电偶极自旋共振将比特操控速度提升一个量级；进一步证明了保真度超过99 %的单比特门操作，达到容错量子计算的阈值条件，同时基于几何量子计算实现了噪声鲁棒的量子比特门操作。

中国科学技术大学李海欧教授做邀请报告

南方科技大学量子科学与工程研究院贺煜研究员受邀做了题为“硅基原子掺杂体系的自旋量子比特调控”的邀请报告。硅基量子计算是目前比较有潜力的一类量子计算体系。其中，在基于掺杂原子的硅基量子计算方面，之前20年取得了长足进步。下一阶段的核心研究是研发面向大规模可扩展的量子计算所需的各种单元模块。贺煜研究员回顾当前硅基量子计算领域所取得的进展，并且对于掺杂原子的系统进行着重介绍。阐述如何对掺杂原子系统的单电子和单原子核自旋进行有效的高保真度调控，并说明进行量子计算的算法实现方案。最后，介绍系列面向必发888的思路和探索。

南方科技大学贺煜研究员做邀请报告

南京邮电大学必发888电路科学与工程学院副院长于志浩教授受邀做了题为“高能效铁电存内计算器件与必发888”的邀请报告。为满足大数据时代中不断增长的计算需求，人工智能需要从云端向边缘转移。非易失存计算（IMC）是边缘智能（EI）最高能效方案，但由于现有存储技术的性能限制，具备高能效的原位训练和推理、无索引的原位稀疏化一直是极具挑战性的领域。于志浩教授报告了一种基于铁电场效应晶体管（FeFET）和原子层厚度的MoS2沟道硬件解决方案：通过设计存内计算单元架构，开发软硬件协同的算法，实现了具备本地化训练和推理、存内稀疏能量的通用IMC体系，基于此搭建了全硬件神经网络，在非线性定位、图像识别等计算任务中展示显著的能效优势，为边缘端计算提供新的解决方案。

南京邮电大学于志浩教授做邀请报告

华东师范大学成岩教授受邀做了题为“Atomic-level observation of Hf0.5Zr0.5O2 thin films”的邀请报告。基于 HfO2的铁电材料因其优越的可微缩性和与CMOS工艺的兼容性，在下一代非易失性存储器和逻辑器件的研究中引起了广泛关注。然而，HfO2体系具有多种相结构，正交（O）铁电相在热力学上并不稳定，这给机理研究带来了诸多挑战。该报告通过原位Cs-TEM技术直接观察了多晶HfO2 铁电薄膜在RTA过程中邻相出现的动态过程，观察到在电场作用下从中心对称四方（T）相到铁电O相的动态原子尺度结构演化过程，为HfO2铁电材料的产业化提供了技术支撑。

华东师范大学成岩教授做邀请报告

中科院上海微系统与信息技术研究所周夕淋研究员受邀做了题为 “Breaking the Switching Endurance Limits of Phase Change Memory”的邀请报告。在新兴存储技术领域，相变存储器（PCM）因其良好的可微缩性、非易挥发性和快速等特性，被视为有望改变传统存储架构既定模式的下一代解决方案。高操作功耗和有限的循环寿命仍然是 PCM 技术作为存储级内存所面临的关键挑战。周夕淋研究员报告采用自密闭结构和掺碳 GeSbTe（CGST）材料的蘑菇型 PCM 器件通过减轻过编程效应，将耐久性能提高到 1.1E11 周期以上。通过进一步优化器件结构和编程方案，PCM 电池的耐久性能还能进一步提高。这项研究为采用 PCM 器件的存储级内存提供了新方案，这种器件具有超长循环性和高热稳定性，而且不增加工艺负荷。

中科院上海微系统与信息技术研究所周夕淋研究员做邀请报告

北京航空航天大学曹凯华博士受邀做了题为“低功耗自旋电子存储器关键材料研究”的邀请报告。在大数据时代，传统冯•诺依曼架构在面对海量数据时出现了存储和功耗瓶颈。随着非易失存储器的快速发展，高写入速度、低功耗的磁随机存储器（MRAM）为“存算一体”架构的实现带来了新的曙光。曹博士重点介绍了课题组在自旋转移矩磁随机存储器（STT-MRAM）、自旋轨道矩磁随机存储器（SOT-MRAM）和反铁磁基随机存储器（ARAM）研究中取得的突破。为STT-MRAM、SOT-MRAM及ARAM芯片技术量产提供了关键材料技术储备。

北京航空航天大学曹凯华博士做邀请报告

北京科技大学高磊研究员受邀做了题为 “石墨烯与基底相互作用的原子模拟研究” 的邀请报告。石墨烯具有优异的力学、电学、热力学和光学特性，第一性原理计算等原子模拟手段可以从电子和原子尺度探究这些优异特性的起源和调控手段。通过原子模拟方法研究了石墨烯与Ge、Ru、Ir和Cu等界面的相互作用，给出了石墨烯具有优异摩擦特性的根源。以扭转石墨烯为研究对象，给出了扭转石墨烯垂直电流随扭转角演化的完整物理图像和扭转石墨烯“多米诺骨牌形式”堆垛转变的原子层次机理。

北京科技大学高磊研究员做邀请报告

南京工业大学王琳教授受邀做了题为“二维卤化物光电材料与器件” 的邀请报告。传统的液相方法在合成和加工具有宏观尺寸和极薄厚度材料方面缺乏精确控制。水界面在催化许多化学反应中是无处不在且独特的。然而，与水界面相关的二维（2D）材料的研究仍然显著有限。王教授重点介绍了团队在水-空气界面上生长毫米级2D 卤化物单晶的方法。并利用这一简单、低成本的方法制备出多种二维卤化物光电材料与器件。此外，王琳教授团队开发了基于水的技术，包括水浸泡、旋涂、水蚀刻和水流辅助转移，用于回收、稀释、图案化和定位二维卤化物材料和钙钛矿材料。

南京工业大学王琳教授做邀请报告

江苏鲁汶仪器股份有限公司李自超博士受邀做了题为“离子束沉积技术及应用” 的邀请报告。离子束沉积（IBD）技术已成为先进材料科学中的关键方法，能够精确控制薄膜的厚度、成分、覆盖率和微观结构。李博士深入探讨了离子束沉积的基本原理和关键技术。重点介绍IBD在生产高质量薄膜方面的多功能性，特别是其在实现优异的薄膜均匀性、覆盖性、密度、表面粗糙度、电阻率和选择性沉积方面的卓越能力。此外，李博士进一介绍了IBD在各个行业中的广泛应用，展示其在半导体、光学涂层和磁性薄膜生产中的重要影响。

江苏鲁汶仪器股份有限公司李自超博士做邀请报告

华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室兰林锋研究员受邀做了题为“高迁移率稀土掺杂氧化物半导体材料及应用” 的邀请报告。2004年，日本东京工业大学的Hosono教授发明了用于薄膜晶体管（TFT）的非晶态氧化物半导体材料InGaZnO4（IGZO），高Ga掺杂解决了关态电流高、TFT器件难以关断的问题，使其成功应用于平板显示。但是，其面临迁移率相对较低、在负栅偏压+光+热应力（NBITS）下的阈值电压漂移问题。针对上述迁移率较低、NBITS稳定性差的基础科学问题，团队研究稀土离子的电荷转移跃迁对氧化物半导体的光稳定性的改善作用。研究结果表明四价稀土离子（如Pr4+和Tb4+）的电荷转移跃迁能将入射光下转换成无辐射跃迁，能大幅改善氧化物TFT光热稳定性。

华南理工大学兰林锋研究员做邀请报告

另外，来自中国科学院微电子研究所的张毅文、北京超弦存储器研究院的侯霖杰、中国科学院上海微系统与信息技术研究所的郑加、中国科学院上海微系统与信息技术研究所的邹茜茜、集美大学的许望颖、西安电子科技大学的崔东升、南方科技大学的马钟杰、北方工业大学的屈敏、西安理工大学的李鹏辉、贵州大学的陈政丽莎等20余名老师和学生做了精彩的口头报告，分享了他们的研究成果。来自华东师范大学的时光洁和中国科学院上海微系统与信息技术研究所的王禹昊获得了分会优秀墙报奖。