半导体光电信息功能材料的研究进展new

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1、Frontier前沿王占国半导体材料及材料物理学家，中科学院院士，现任中国科学院信息科学部副主任、中科院半导体所研究员、中国电子学会常务理事、半导体和集成技术分会主任，北京市人民政府第八届专家顾问团顾问和国家“973”计划材料领域咨询专家组组长以及多个国际会议顾问委员会委员等。长期从事半导体材料和材料物理研究，其中，人造卫星用硅太阳电池辐照效应和电子材料、器件和组件的静态、动态和核瞬态辐照实验结果为我国的两弹一星事业发展做出了贡献。近年来，又在半导体低维结构（超晶格、量子点、量子线等）材料生长、性质和量子

2、器件研制方面获得进展。半导体光电信息功能材料的研究进展◇王占国中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室历史发展表明，半导体信息功能纵和制造功能强大的人工结构材料和晶的直径，解决硅片直径增大导致的材料和器件是信息科学技术发展的先量子器件，极有可能触发新的技术革缺陷密度增加和均匀性变差等问题，导和基础。20世纪40年代末50年代命，并将深刻地影响人类的生产和生仍是今后硅单晶发展的大趋势。预计初，晶体管的发明、硅单晶材料和硅集活方式。由8英寸向12英寸过渡的硅ICs工艺将成电路（ICs）的研制成功，导致了

3、电子在近年内完成，到2015年后，12英寸工业大革命。20世纪60-70年代，光导一、半导体光电信息功能材料硅片将成为主流产品，2020年将会达纤维材料和以砷化镓（GaAs）为基的研究现状[1-2]到高峰；随着硅极大规模集成电路向半导体激光器的发明，超晶格、量子阱1.硅微电子技术研究进展更小线宽发展，是否需要研制更大直微结构材料和高速器件的研制成功，（1）硅微电子技术遇到的挑战径的硅单晶材料尚存争议，但更大直使人类进入到光纤通信、移动通信和硅（Si）是当前微电子技术的基础径（如18和27英寸）的硅单晶研制

4、也高速、宽带信息网络的时代。纳米科学材料，预计到21世纪中叶都不会改变。在筹划中。技术的发展和应用将使人们能从原从提高硅集成电路（ICs）成品率，提高从进一步缩小器件的特征尺寸、子、分子或纳米尺度的水平上控制、操性能和降低成本来看，增大直拉硅单提高硅ICs的速度和集成度看，研制65AdvancedMaterialsIndustryFrontier前沿适合于深亚微米乃至纳米工艺所需的高K栅介质、金属栅、双栅/多栅器件、成功了单电子器件（单电子晶体管和大直径硅外延片将会成为硅材料发展应变沟道和高迁移率材料，铜

5、互连技单电子存储器），而且按照目前的技术的另一个主要方向。绝缘体上半导体术（扩散阻挡层）、低介电常数材料、水平，制备室温工作的单电子晶体管（SOI）材料，具有电路速度快、抗辐多壁纳米碳管通孔和三维铜互连等；器件（SET）已无不可克服的困难；但射、低功耗和耐高温等特点，同时具有另一方面，在电路设计与制造方面，采是，我们不仅需要单个器件，还需要超简化工艺流程、提高集成密度、减小软用硅基微/纳器件混合电路、光电混高密度（每个MPU芯片可集成数量为误差等优势，因而受到广泛重视，很有合集成和系统集成芯片（SOC）技

6、术109～1010的、功能完全相同的SET）、可能成为180nm及以下存储器电路的等,来进一步提高硅基ICs的速度和功低功耗、运算速度快、能与硅工艺兼容优先选用材料。GeSi/Si应变层超晶能。然而，虽然采取上述措施可以延长的技术。近年来，虽然基于量子点的自格材料以其器件、电路的工作频率高，摩尔定律的寿命，但硅微电子技术最适应网络计算机已取得进展，但要实功耗小等特点而优于硅，以其价廉而终难以满足人类对信息量需求的日益现单电子器件的大规模集成，还有很胜于GaAs，加之与硅工艺CMOS集成增长。为此，人们正在

7、积极探索基于全长的路要走。电路技术兼容、工艺成本低的优点，在新原理的材料、器件和电路技术，如基不少人认为，碳纳米管将成为纳微波器件和移动通信高频电路等产业于量子力学效应的纳米电子（光电子）米电子学主导材料，然而，研究表明虽领域有着广泛的应用前景和竞争优技术、量子信息技术、光计算技术和分然碳纳米有着很高的沟道电子迁移势。基于SiGe材料生长的应变硅技术子电子学技术等。率，但它的寄生效应（寄生电阻和电容可以提供更高的器件驱动电流与更快（2）硅微电子的可能“替代”技术探讨等）使其难以高频工作，Chen等[3]报

8、导a.纳米电子技术的晶体管速度，而制造成本却只有2％的集成在一个单壁碳纳米管上、包含5目前，虽然建立在量子力学基础的提升，所以，有可能替代体硅材料成个CMOS反转级的环形振荡器工作频上的纳米电子学工作原理、工作模式、为65nm以下CMOS的主流技术，受到率要比最新的CMOS慢106～1010倍！采用什么材料体系和工艺技术等尚存广泛关注。另外，如何将碳纳米管有序的排列和争议，但纳米电子学仍是该领域的研根据2007年版“国际半导体