电子量子器件前沿

课程编码：180202085403M4001H 英文名称：New Frontiers of Electronic Quantum Devices 课时：20 学分：1.00 课程属性：研讨课 主讲教师：王开友等

本课程基于几个具体实例（势垒隧穿器件、高电子迁移率晶体管、纳米级场效应晶体管、石墨烯和碳纳米管器件等），专题介绍电子量子器件的前沿进展。课程将介绍前沿领域中的新材料和新结构，及其理论计算方法，尤其是量子效应对器件性能的独特影响。课程将帮助学生跨越前沿理论与器件应用之间的知识鸿沟，并引导阅读前沿学术文献，了解前沿研究的思维方式。

半导体物理,固体物理

第一章 基于电子电荷的传统半导体物理和器件 4学时 刘雄华
第1节 半导体及其异质结
第2节 半导体异质结的能带结构
第3节 半导体异质PN结的注入特性
第4节 纳米尺度场效应晶体管
第二章 电子量子器件基本物性及量子器件 4学时 王开友
第1节 电子的基本物性
第2节 量子共振隧穿器件
第3节 量子干涉器件
第4节 单电子量子器件
第三章 自旋电子学物理和器件 4学时 刘雄华
第1节 自旋电子器件基本原理
第2节 巨磁电阻效应
第3节 自旋阀和隧道磁电阻效应的物理机制
第4节 自旋转移力矩效应的原理及其应用
第四章 石墨烯和碳纳米管的电子性质 4学时 王开友
第1节 晶格结构和倒晶格
第2节 纳米带和碳纳米管的能带结构
第3节 态密度、群速度和有效质量
第4节 量子电导和量子电容，以及它们的实验验证
第五章 新型自旋电子学器件物理 4学时 刘雄华
第1节 自旋轨道力矩效应及其应用
第2节 磁性斯格明子
第3节 反铁磁及拓扑反铁磁自旋电子学
第4节 二维磁性自旋器件

王开友：中科院半导体所研究员，中国物理学会理事，中国物理学会半导体物理专业委员会主任，国际先进材料学会会士。英国诺丁汉大学天文物理学院博士，曾留学英国日立剑桥研究实验室、丹麦玻尔研究所等；中科院“百人计划”、“国家杰出青年科学基金”、“万人计划领军人才”获得者。长期从事自旋电子学及低维半导体器件研究，取得了一系列创新性研究成果，包括：在室温无外加磁场条件下，提出并实现了自旋流密度梯度及横向自旋轨道矩驱动垂直磁各向异性自旋器件的可控翻转，基于此，演示了自旋存储、逻辑及自旋人工智能等功能；设计并制备了铁磁/半导体异质结器件，演示了多态自旋信息功能。迄今在 Nat. Mater.，Nat. Phys.，Nat. Electron.，Phys. Rev. Lett.，Adv. Mater.等期刊发表论文 100 余篇，被他引 8000多次。近五年先后 30 多次在国内外学术会议上做大会或邀请报告，多次作为国际会议主席和程序委员会委员参与组织了国际和国内重要学术会议。
刘雄华：中科院半导体所副研究员。2012年毕业于中国科学院金属研究所，获工学博士学位，博士期间，于2010年－2011年在美国宾夕法尼亚州立大学物理学院交流学习1年。随后，于2012年－2017年在德国马克斯?普朗克固体化学物理研究所开展博士后研究工作。2018年加入中科院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室。长期从事磁性薄膜材料的设计、生长、物性调控以及自旋电子学相关研究，并取得了一系列比较重要的科研成果，发表SCI论文50余篇，以第一/通讯作者在Adv. Mater.、Natl. Sci. Rev.、ACS Nano、npj Quantum Mater.、Phys. Rev. Applied、Phys. Rev. B等期刊上发表论文30余篇。担任Phys. Rev. Lett.、Phys. Rev. B、Adv. Mater.、Nano Research等多家期刊的审稿人。主持（参与）承担科技部、国家基金委、中科院、北京市基金委的多项科研任务。