Jiawei Zhang   

Title:Professor
Supervisor of Doctorate Candidates
Supervisor of Master's Candidates
Main positions:NMEC1研究所主任

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Language:English

Research Focus

基于氧化物半导体的薄膜三极管、高频器件、新型肖特基器件、以及互补型逻辑电路

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    氧化物半导体作为一种新型半导体材料,其与传统块体半导体材料(单晶硅等)最大的不同在于,氧化物半导体可在室温下沉积,且可见光透光率可大于80%。其以相对高的迁移率,高透光率以及低温生长等优点,在工业界和学术界都取得了极大关注,并迅速应用于显示器当中。但是目前氧化物半导体有四个方面的问题制约了其进一步在可穿戴电子,智慧医疗,柔性显示,物联网等方面的发展,一是缺乏高频整流器件来处理无线传输信号,目前日常使用的主要频率为13.56 MHz射频信号频率,800 MHz左右的2G手机通讯频率,2.4 5 GHz的无线及蓝牙信号频率以及最高5 GHz的4G手机通讯频率,缺少在相应频率工作的器件,使氧化物半导体器件无法进行无线信息通讯;二是缺少高性能p型氧化物半导体用于互补型集成电路,限制了其在数据处理方面的能力;三是缺乏低功率薄膜半导体器件用于未来的无线物联网系统;四是缺乏高性能的新型薄膜三极管来扩宽氧化物半导体的应用领域。本课题组针对以上问题,实现了目前工作频率最高的柔性氧化物半导体整流器件(>2.45 GHz)和工作频率高于1 GHz的氧化物半导体三极管(Nat. Commun. 6, 7561, 2015; IEEE Trans. Electron Devices 65,1377, 2018),并首次提出了薄膜肖特基二极管的工作原理及理论基础,填补了块体材料与二维材料之间的研究空白(ACS Appl. Electron. Mater. 2019, doi: 10.1021/acsaelm.9b00324, Accepted);同时,课题组在p型氧化物半导体领域进行了详细的研究,对其载流子传输机理和带间缺陷性质有了深入理解(Appl. Phys. Lett. 108, 263503, 2016),并首次展示了基于氧化物半导体大规模互补型集成电路(IEEE Trans. Electron Devices 66,950, 2019);课题组使用固体电解质和阳极氧化方法实现了1 V工作的氧化物薄膜三极管(Sci. Rep. 7, 809, 2017; IEEE Electron Device Lett. 39, 3, 375, 2018);最近,课题组还提出了一种氧化物半导体源栅三极管(Source-gated transistor)新概念器件,使单个薄膜三极管的本征增益达到目前世界最高的29,000,远超传统三极管2-3个量级(PNAS 116, 4843, 2019),可用于下一代高分辨率显示器与生物传感器中。

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