题目

兼容CMOS硅基发光材料理论设计及发光机制

报告人

骆军委 研究员

中国科学院半导体研究所

半导体超晶格国家重点实验室           

时间

2018年5月7日（星期一）下午2：00

地点

微尺度国家实验室9004会议室

骆军委，中国科学院半导体研究所研究员，半导体超晶格国家重点实验室副主任兼计算材料和器件研究组长。2006年毕业于中国科学院半导体研究所，师从李树深院士，获得理学博士学位。2007年至2014年在美国可再生能源国家实验室分别担任博士后、Scientist, Senior Scientist。2014年2月受聘于中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室。一直从事半导体物理与器件物理研究，尤其是聚焦半导体微电子和光电子信息技术中的关键科学问题，系统研究了硅量子点发光机制和经典半导体中的自旋轨道耦合机制，取得多项原创性研究成果，为解决硅芯片上集成光源的世界难题设计出硅基高效发光材料，在国际上首先发现隐藏自旋极化效应，开辟了隐藏物理(hidden physics)的研究方向。研究成果获得国际同行的广泛关注。至今已发表论文60余篇，包括2篇nature physics、1篇nature nanotechnology、1篇nature materials、1篇nature comm和6篇PRL等，其中回国4年来以第一作者和/或通信作者发表1篇nature nanotechnology、2篇PRL、1篇JACS、1篇IEDM会议、2篇Nano Lett和2篇PRB等。在APS、ACS、E-MRS、ICSNN、JSAP-MRS等重要国际会议上作邀请报告或担任分会主席。

报告摘要

延续了半个多世纪的摩尔定律将在2020年左右失效，兼容当前微电子CMOS技术的硅基光电子片上集成技术有望成为未来信息技术的基石，延续摩尔定律。而缺乏高效发光的硅基片上光源成为了硅基光电子片上集成技术的最后阻碍，它的成功研制将引领整个半导体芯片技术的重大变革。基于基因遗传算法我们逆向设计了高效发光的SiGe2Si2Ge2SiGen（n>=12）超晶格，它的发光效率可以达到文献报道硅锗超晶格的50倍，达到GaAs等直接带隙半导体的10%，发光波长为1.6 微米, 接近1.55微米的理想光纤通信波长。硅量子点在1988年被制备出来后就在国际上受到了广泛研究，成为实现硅发光的有力候选者，但是硅量子点的发光机制及是否高效发光存在争议。我们长期从事硅量子点发光机制的理论研究，取得了一系列成果。最近，我们在理论上分析了硅量子点所有电子态的Γ-组份随量子点大小的变化趋势后发现处于高能的直接带隙跃迁仍旧发生蓝移，并不会随硅量子点的变小而发生红移并最终成为直接带隙发光，推翻了前人硅量子点可以成为直接带隙发光的发现。