碳基电子学

课程编码：180093080903P0002H 英文名称：Carbon Based Electronics 课时：20 学分：1.00 课程属性：高级强化课 主讲教师：王浩敏

通过本课程的学习使微电子专业的研究生在了解常规半导体器件的基础上掌握国内外在碳材料与其电子器件研究领域的最新进展，能够分析材料与器件特性以及其中的物理现象、机制和工作原理，了解碳材料与器件的相关测试表征技术，对拓展研究生的知识面以及研究能力有所帮助。

半导体器件与物理、材料物理

第一章 碳材料简介 2.0学时 王浩敏
第1节 碳的同素异形体
第2节 分子结合轨道相互作用
第3节 富勒烯、碳纳米管与石墨烯
第4节 石墨烯的发现
第5节 石墨烯的结构与描述
第6节 碳管与石墨烯的性能简介
第二章 二维石墨烯材料的结构与物性 4.0学时 王浩敏
第1节 低维纳米材料及其基本性能
第2节 石墨烯的电子结构与电学性质
第3节 石墨烯的力学与热学性能
第4节 石墨烯的化学性能
第三章 二维石墨烯材料的表征与制备 4.0学时 王浩敏
第1节 石墨烯的制备方法
第2节 石墨烯的表征
第四章 二维石墨烯的输运特性及器件 4.0学时 王浩敏
第1节 石墨烯场效应晶体管的工作原理和器件模型
第2节 石墨烯场效应晶体管
第3节 石墨烯的能带工程
第4节 石墨烯NEMS器件
第5节 石墨烯量子效应器件
第五章 一维碳材料的结构及输运特性 4.0学时 王浩敏
第1节 碳纳米管的结构和电子能带结构
第2节 单壁碳管的手性控制与阵列生长
第3节 碳纳米管的量子输运特性
第4节 碳纳米管的晶体管结构与掺杂调控
第5节 碳纳米管源漏接触工程
第6节 石墨烯纳米带的结构和电子能带结构
第7节 石墨烯纳米带的手性控制与阵列生长
第六章 碳材料的电子学应用与未来 2.0学时 王浩敏
第1节 石墨烯射频晶体管与光电集成
第2节 石墨烯的量子电阻标准器件
第3节 石墨烯的光电探测器件与光电集成
第4节 基于石墨烯纳米带的量子计算机
第5节 碳纳米管CMOS集成电路

王浩敏长期致力于新型半导体异质材料及器件构筑的前沿研究。面向量子计量标准芯片和未来集成电路材料等国家重大需求，围绕如何通过制备具有原子级平整异质界面进行功能与性能调控的科学问题，持续创新，取得系列原创成果。提出气液固相策略制备厚层的高质量六角氮化硼（h-BN）晶圆；率先实现h-BN表面石墨烯取向外延、气相催化、边界调控、石墨烯纳米带（GNR）带隙与手性控制等突破；研制出国际首片工作磁场低至1.8T的量子电阻标准芯片(比对精度达5.3E-8)，支撑国家计量院小型化量子电阻标准装置；实现室温高性能低功耗GNR逻辑器件，关键性能指标（迁移率及单元功耗）国际领先。发表学术论文66篇，其中含通讯/共通作者的 Nature Mater. 1篇，Nature Comm. 5篇，Nature Rev. Phys. 1篇，Sci. Adv. 1篇，Adv. Mater. 1篇（正封面），Adv. Sci. 1篇（正封面）等。截至2024年1月，论文总他引7386次。授权发明专利31项（排一），其中国际发明专利6项。主持基金委重大研究计划、面上项目、KJW基础加强课题、中科院先导课题，参与国家02重大专项和国家重点研发计划。曾获上海市自然科学一等奖（2019，2/5），中科院优秀导师奖（2021），中国电子教育学会优秀导师奖（2021），中科院大学领雁银奖（2022）。培养学生2人获得“中国科学院院长特别奖”。