新型器件技术课题组

　　       新型器件技术包括抗辐照碳基电子器件技术、新型纳米材料与器件辐照损伤与失效分析等方向。  

　　抗辐照碳基电子器件技术方向：利用新型一维和二维碳基材料集成度高、功耗低、天然抗辐射、耐极端温度等独特优势，开展新原理器件基础性研究，从机理机制、器件工艺、电路设计、功能拓展等方面取得一系列创新，研制出新型抗辐射器件与电路，耐高温与耐低温逻辑器件。首次开展了碳基电离总剂量-高能重离子-高能激光复合辐射效应研究，揭示碳基电子器件高抗辐射能力物理机制，提出新型加固方法。采用局部变量控制实验、跨尺度数值仿真等手段，明确了高K栅介质是诱发辐射失效的关键区域。与国内单位合作，完成碳基器件与电路单元定制，支撑微电子所及相关单位碳基辐射效应研究。相关研究成果形成论文20余篇，发表在Small、IEEE Transactions of Nuclear Science、Journal of Semiconductors等期刊与NSREC等辐射领域国际顶级会议中。  

　　碳基电子器件复合辐射效应研究及相同工艺节点碳-硅器件抗辐射能力对比  

　　高能重离子诱发的碳基电子器件缺陷分布及其影响  

　　碳基电子超高能重离子损伤机理分析  

　　新型纳米材料与器件辐照损伤与失效分析方向：采用低能量电子显微镜（SLEEM）、球差校正（扫描）透射电子显微镜（配备球差校正器、单色器、电子损失谱仪、X射线能谱探测器、各种环形探头及电子全息丝等附件）等先进表征技术，对新型纳米材料与器件的表面形貌及器件结构进行亚埃尺度的表征和分析。利用高角环形暗场（HAADF）、环形明场像(ABF)、环形暗场像(ADF)、电子全息分析 (Electron Holography)、三维重构（Electron Tomography）、差分相位衬度（DPC）、能谱（EDS）、电子能量损失谱（EELS）以及原位电子显微技术直接观察材料及界面处原子尺度的微观结构，包括轻、重原子的位置、排布及其演变情况，获得相应的化学环境和电子结构信息。前期与国内、外单位合作，完成新型纳米材料与器件的先进技术表征，相关研究成果发表在Nature communications、Nano Letters、ACS nano、ACS Applied Nano Materials等期刊中。接下来将结合第一性原理计算结果，开展辐照前、后碳基材料与器件结构的微观表征与缺陷演化分析技术研究，以期系统性地提出复合辐照作用下碳基材料与器件缺陷增值理论，对纳米级晶体管辐照损伤、失效分析和加固研究提供理论与技术支撑。  

　　纳米多孔金催化甲烷热解前后结构的变化  

　　沉积金颗粒的球差透射电镜表征结果  

　　MoO₂-Ni纳米线的扫描电镜像、高分辨透射电镜像及其能谱成分分析  

　　传统压电力显微镜（PFM）和低能量电子显微（SLEEM）  观测BiFeO₃铁电电畴的结果对比  

　　低能量电子显微镜（SLEEM）内部探测器原理图及不同实验条件下的信号轨迹模拟      

　　课题组负责人：  

　　 陆芃，博士，2020年于美国加利福尼亚大学洛杉矶分校电子与计算机工程系获得博士学位，师从Jason C. S. Woo教授（现任DARPA 3D SoC与LTLT项目主管）；现任中国科学院微电子研究所副研究员、中国科学院青年创新促进会会员、中国科学院培育人才、新型器件技术课题组组长，主要从事先进半导体器件设计与辐射效应研究，重点开展碳纳米管场效应晶体管辐射效应与加固技术研究。发表SCI论文20余篇，申请发明专利5项。最新研究成果发表在Small, ACS AMI, APL，IEEE TED等期刊及IEEE NSREC，RADECS等辐射效应研究国际顶会中。主持国家自然科学基金面上项目、中国科学院基础培育项目、基金项目等7项，作为骨干参与国家自然科学基金重点项目等科研项目。  

　　课题组负责人邮箱：lupeng@ime.ac.cn