新型纳机电热探针阵列器件数据存储技术研究

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新型高性能半导体纳米线电子器件和量子器件共18页word资料

项目名称：新型高性能半导体纳米线电子器件和量子器件首席科学家：徐洪起北京大学起止年限：2019.1至2019.8依托部门：教育部中国科学院一、关键科学问题及研究内容国际半导体技术路线图（ITRS）中明确指出研制可控生长半导体纳米线及其高性能器件是当代半导体工业及其在纳米CMOS和后CMOS时代的一个具有挑战性的科学任务。

本项目将针对这一科学挑战着力解决如下关键科学问题：（1）与当代CMOS工艺兼容、用于新型高性能可集成的纳电子器件的半导体纳米线阵列的生长机制和可控制备；（2）可集成的超高速半导体纳米线电子器件的工作原理、结构设计及器件中的表面和界面的调控；（3）新型高性能半导体纳米线量子电子器件的工作模式、功能设计和模拟、载流子的基本运动规律。

根据这些关键科学问题，本项目包括如下主要研究内容：(一)新型半导体纳米线及其阵列的可控生长和结构性能表征在本项目中我们将采用可控生长的方法来生长制备高品质的InAs、InSb 和GaSb纳米线及其异质结纳米线和这些纳米线的阵列。

生长纳米线的一个重要环节是选取衬底，我们将研究在InAs衬底上生长高品质的InAs纳米线，特别是要研究在大晶格失配的Si衬底上生长InAs纳米线的技术。

采用Si衬底将大大降低生长成本并为与当代CMOS工艺的兼容、集成创造条件。

关于InSb和GaSb纳米线的制备，人们还没有找到可直接生长高品质InSb和GaSb纳米线的衬底。

我们将研究以InAs纳米线为InSb和GaSb纳米线生长凝结核的两阶段和多阶段换源生长工艺，探索建立生长高品质InSb和GaSb纳米线及其InAs、InSb和GaSb异质结纳米线的工艺技术。

本项目推荐首席徐洪起教授领导的小组采用MOCVD 技术已初步证明这种技术路线可行。

我们将进一步发展、优化InSb和GaSb纳米线的MOCVD生长工艺技术，并努力探索出用CVD和MBE生长InSb和GaSb纳米线的生长技术。

CVD是一种低成本、灵活性高的纳米线生长技术，可用来探索生长大量、多样的InSb、InAs和GaSb纳米线及其异质结，可为项目前期的纳米器件制作技术的发展提供丰富的纳米线材料，也可为MOCVD技术路线的发展提供技术参考。

新型纳米无结场效应晶体管研究

新型纳米无结场效应晶体管研究新型纳米无结场效应晶体管研究摘要：随着纳米技术的迅速发展，纳米电子器件在电子行业中的应用日趋广泛。

无结场效应晶体管（CNFET）作为一种新型的纳米电子器件，具有优异的电子输运特性和潜在的应用前景。

本文综述了新型纳米无结场效应晶体管的研究进展，包括其结构特点、制备方法以及性能优化等方面，并展望了其在未来电子器件领域的应用前景。

一、引言纳米电子器件的研究与应用已成为当前电子学领域的热点之一。

其中，无结场效应晶体管因其极小的尺寸和优异的电子输运性能，成为新一代纳米电子器件的候选之一。

与传统的金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）相比，无结场效应晶体管具有更小的摩尔电流、低漏电流和更高的开关速度。

近年来，研究学者在无结场效应晶体管方面取得了重要进展，为其在电子器件领域的应用提供了有力支持。

二、纳米无结场效应晶体管的结构特点纳米无结场效应晶体管的核心部件是纳米管，其外壳通常是碳纳米管（CNT）。

碳纳米管的直径为几纳米量级，长度则可达微米，具有良好的载流子输运特性。

在无结场效应晶体管中，碳纳米管用作导电通道，其两端与金属电极连接，形成纳米电子器件。

这种结构使得无结场效应晶体管具有具有优异的低维电子输运特性，能够实现纳米尺度的电信号放大和调控。

三、纳米无结场效应晶体管的制备方法目前制备纳米无结场效应晶体管的方法主要包括两种：自组装法和传统微影法。

自组装法通过利用自组装技术将碳纳米管定向排列在基底上，从而形成无结场效应晶体管。

传统微影法则依赖光刻和蒸发技术，通过控制光刻步骤和蒸发过程来制备纳米无结场效应晶体管。

这两种方法各有优缺点，但都能制备出具有一定性能的纳米无结场效应晶体管。

四、纳米无结场效应晶体管的性能优化为了提高纳米无结场效应晶体管的性能，许多研究学者进行了深入的研究。

其中，优化导电通道的制备方法和改善接触质量被认为是最有效的方法之一。

调控碳纳米管的尺寸和结构，可以改善导电通道的电子输运性能。

我国科研团队取得场效应储能芯片研究新进展

·6·第11期河南科技科技资讯我国科研团队取得场效应储能芯片研究新进展近日，武汉理工大学麦立强教授团队在场效应储能芯片研究上取得新进展，相关成果在《细胞》杂志子刊《化学》上发表。

该团队在储能芯片领域，设计构筑了第一个单根纳米线电化学储能器件，实现单纳米基元电化学储能器件从0到1的突破，进而研制出多点接触型等10套单纳米基元微纳电化学器件。

这项开创性成果，曾受《自然》杂志邀请发表了该刊首篇以单根纳米线电化学器件为代表的实时监测电池退化专题论文。

这是该团队在储能芯片领域又一突破。

据介绍，储能芯片是支撑车联网、智慧农业、医疗无线监测等技术发展的核心器件。

然而，储能芯片能量密度低，材料费米面结构与电化学反应规律缺乏研究，难以对其性能进行调制和优化。

该研究工作提出调制材料费米能级结构实现储能芯片性能倍增的新思路，通过设计构筑场效应储能芯片，实现电化学工况下材料费米面梯度的原位调控和性能提升。

研究表明，通过在储能材料中原位构筑梯度费米面结构，拓宽材料的嵌入能级。

施加场效应后，离子迁移速率提高10倍，材料容量提高3倍以上。

这一研究成果解决了费米面梯度对电化学反应影响机制不明确的科学难题，实现了纳米线容量与反应电势的协同提升，填补场效应储能芯片领域的空白，为储能芯片在物联网等领域的应用奠定科学基础。

据悉，麦立强教授为论文的唯一通信作者，晏梦雨为该文章第一作者。

该研究得到国家重点研发计划和国家重大科研仪器研制项目的支持。

麦立强教授团队长期致力于纳米储能材料与器件研究，创建了原位表征材料电化学过程的普适新模型，率先实现高性能纳米线电池及关键材料的规模化制备和应用。

取得一系列国际认可的创新性成果，先后荣获国家自然科学奖二等奖（第一完成人）、何梁何利基金科学与技术创新奖（青年奖）等殊荣。

（来源：中国科技网）可以处理新信号的光控二极管问世近日，中国科学院金属研究所科研团队发明了一种具有新信号处理行为的光控二极管，相关研究成果在线发表于《国家科学评论》（National Science Review）。

基于磁性材料的新型存储技术

基于磁性材料的新型存储技术在信息时代，数据的价值愈加凸显，而信息的存储便面临着越来越大的挑战。

传统的存储技术，如硬盘、光盘等，都存在着容量限制、寿命短、读写速度慢等问题，而这些问题也都是基于磁性材料的存储技术所能克服的。

基于磁性材料的新型存储技术，正在成为存储领域的新宠儿。

一、磁性材料的特性磁性材料是指那些能被磁场所影响的材料。

磁性材料的磁性是由其内部的磁性离子或原子的磁矩所产生的。

在外部磁场的作用下，这些磁矩会受到一定的力矩而发生方向的变化，从而产生磁性。

二、基于磁性材料的新型存储技术1. 磁性存储器磁性存储器是一种利用磁性材料来存储数据的存储设备。

目前，硬盘、软盘、磁带等存储设备就是磁性存储器的代表。

与传统的存储器相比，磁性存储器的密度更高、读写速度更快、寿命更长、价格更低。

因此，磁性存储器已成为现代电子设备不可或缺的核心组成部分。

2. 磁性随机访问存储器磁性随机访问存储器（MRAM）是一种利用磁场控制磁性材料内的电阻变化来存储数据的存储技术。

MRAM技术于20世纪80年代开始研究，但直到近年来，MRAM在存储器领域才得到广泛应用。

MRAM具有高密度、低功耗、高速度、非易失性的特点，在未来的智能手机、笔记本电脑等电子设备中将有着广泛的应用前景。

3. 磁性随机存储器磁性随机存储器（MFRAM）是一种利用自旋极化来存储数据的存储技术。

MFRAM技术的特点是具有快速的速度、高密度、低耗电和非易失性等，能够大大提高计算机的性能和效率。

未来，MFRAM技术有望在超级计算机、人工智能等领域得到广泛应用。

三、基于磁性材料的新型存储技术的优势基于磁性材料的新型存储技术相比于传统的存储技术，具有以下优势：1. 高密度：磁性材料本身具有较高的密度，因此基于磁性材料的存储技术可以实现更大容量的存储器。

2. 非易失性：基于磁性材料的存储技术存储数据的方式是通过改变磁场的方向，因此即使断电也不会丢失数据，提供更高的可靠性。

NEMS-纳机电系统

NEMS-纳机电系统
纳机电系统(Nano-Electromechanical System,简称NEMS)是20 世纪90 年代末、21 世纪初提出的一个新概念。

可以这样来理解这个概念，即NEMS 是特
征尺寸在1~100nm、以机电结合为主要特征，基于纳米级结构新效应的器件和
系统。

从机电这一特征来讲，可以把NEMS 技术看成是MEMS 技术的发展。

但是，MEMS 的特征尺寸一般在微米量级，其大多特性实际上还是基于宏观尺
度下的物理基础，而NEMS 的特征尺寸达到了纳米数量级，一些新的效应如尺
度效应、表面效应等凸显，解释其机电耦合特性等需要应用和发展微观、介观
物理。

也就是说，NEMS 的工作原理及表现效应等与MEMS 有了甚至是根本
性的不同。

因此，从更本质上说，NEMS 技术已经是纳米科技的一个重要组成
部分和方向。

目前，世界各地在NEMS 及其相关方面开展的研究工作主要有：
(1) 谐振式传感器,包括质量传感、磁传感、惯性传感等；
(2) RF 谐振器、滤波器；
(3)微探针热读写高密度存储、纳米磁柱高密度存储技术；
(4)单分子、单DNA 检测传感器以及NEMS 生化分析系统(N-TAS)；
(5)生物电机；
(6)利用微探针的生化检测、热探测技术；
(7)热式红外线传感器；
(8)机械单电子器件；
(9)硅基纳米制作、聚合物纳米制作、自组装；等等。

为什么要研究发展NEMS 系统？因为人们希望对微小的力和位移进行测量。

超导器件约瑟夫森结中电流的震荡，迈克耳逊干涉仪等都可以归结为对微小位。

微型储能器件的研发与应用

微型储能器件的研发与应用下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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(2021年整理)MEMS技术研究

MEMS技术研究编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（MEMS技术研究）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为MEMS技术研究的全部内容。

MEMS技术的研究一、MEMS技术概述MEMS技术是采用微制造技术，在一个公共硅片基础上整合了传感器、机械元件、致动器（actuator）与电子元件。

MEMS通常会被看作是一种系统单晶片（SoC)，它让智能型产品得以开发,并得以进入很多的次级市场，为包括汽车、保健、手机、生物技术、消费性产品等各领域提供解决方案。

1.1、微机电系统（MEMS）概念虚微机电系统(Micro—Electronic Mechanical System—MEMS），是在微电子技术基础上结合精密机械技术发展起来的一个新的科学技术领域，微机电系统是一个独立的智能系统。

一般来说，MEMS是指可以采用微电子批量加工工艺制造的，集微型机构、微型传感器、微型致动器（执行器）以及信号处理和控制电路，直至接口、通讯和电源等部件於一体的微型系统。

其基本组成见图1。

1所示。

图1.1 MEMS的组成通常,MEMS主要包含微型传感器、执行器和相应的处理电路三部分。

微机电系统的制造工艺主要有集成电路工艺、微米/纳米制造工艺、小机械工艺和其他特种加工工种。

在微小尺寸范围内，机械依其特徵尺寸可以划分为1-10毫米的小型（Mini—)机械，1微米-1毫米的微型机械以及1纳米—1微米的机械。

所谓微型机械从广义上包含了微小型和纳米机械,但并非单纯微小化，而是指可批量制作的集微型机构，微型感测器，微型执行器以及接口信号处理和控制电路、通讯和电源等于一体的微电子机械系统。

微纳电子技术的前沿研究与应用展望

微纳电子技术的前沿研究与应用展望微纳电子技术是指在微观尺度上制造和组装电子器件、系统和结构的技术领域。

随着科学技术的不断发展，微纳电子技术已经成为当今社会的重要组成部分，广泛应用于信息技术、医疗生物技术、能源与环境等领域。

本文将回顾微纳电子技术的研究进展，探讨其在未来的应用展望。

当前，微纳电子技术的研究重点集中在以下几个方面：新材料研究、器件设计与制造、系统集成与封装、微纳光电与传感技术等。

首先，新材料研究是微纳电子技术发展的关键。

随着纳米材料和二维材料的发现，具有特殊结构和性质的材料已经成为研究的热点。

这些材料在微纳电子器件的性能提升、能源存储和转换以及生物传感等方面具有巨大潜力。

其次，器件设计与制造是微纳电子技术的核心。

通过精确的设计和制造技术，可以制造出尺寸更小、功耗更低、性能更强的电子器件。

例如，纳米晶体管、纳电子存储器等器件已经取得了突破性进展。

再次，系统集成与封装是微纳电子技术的重要环节。

随着功能需求的增加，如何实现不同功能器件的集成和封装成为挑战。

最后，微纳光电与传感技术可以实现对微观世界的观测与控制，为微纳电子技术的应用提供了重要支撑。

微纳电子技术的应用展望广泛而深远。

在信息技术领域，微纳电子技术可以实现更高密度的存储与处理能力，推动计算机性能的不断提升。

例如，量子计算、量子通信等领域正在取得突破。

另外，微纳电子技术在医疗生物技术中的应用将会推动生物医学的革命。

通过微纳电子传感技术，可以实现对生物体内微观环境的监测和分析，为疾病的诊断和治疗提供新思路。

同时，微纳电子技术在能源与环境领域也具有广阔应用前景。

例如，通过制造纳米材料实现高效的能量转换和储存，可以改善能源利用效率，减少环境污染。

虽然微纳电子技术在上述领域已取得了较大进展，但仍然面临着一些挑战。

首先，器件制造的精度和可靠性是一个重要问题。

微纳器件尺寸小，对制造工艺和材料的要求更高，因此技术突破和设备改进迫在眉睫。

其次，器件的功耗和散热问题也需要解决。

基本电子电路

范围内表现出良好的敏感特性，灵敏度达到67.3mV／decade（毫伏／10×10-6体积分数），并且功耗由原来的1．08W降到0．72W。

微型元件的响应恢复时间分别为20s和58s。

图4表0参6TP212.22007041088新型压电扭矩传感器动态特性研究/高长银，李明，赵辉，孙宝元，马龙梅，王金凤(郑州航空工业管理学院机电工程系)//仪器仪表学报.―2006，27（8）.―898～901.用动力学理论对压电扭矩传感器的动态特性进行分析，建立了扭矩传感器的数学模型，并推导出幅值误差的计算公式，指出该压电扭矩传感器不但能测量弹性力矩，且能感知一部分惯性力矩。

最后采用冲击响应法对该扭矩传感器固有频率进行了测量，结果表明传感器的固有频率大于12kHz，满足设计要求。

图7表0参5TP212.32007041089集成型PC R芯片的研究/赵燕青，崔大付(中国科学院电子学研究所传感技术国家重点实验室)//传感器与微系统.―2006，25（8）.―38～39，42. PCR芯片的温度控制部分的搭构是决定整个PCR芯片性能、尺寸、集成性的重要组成部分。

利用薄膜技术与MEMS技术，将热电材料依照珀尔帖模型排列组合制作于微结构PCR芯片的反应室底部，可实现对反应室升温及降温的操作，并可通过改变电流方向，方便实现两者的切换，制作出集成了DNA反应室、温度传感器以及热电材料温控组件的集成型微结构PCR芯片。

图3表0参7TP212.62007041090新型纳机电热探针阵列器件数据存储技术研究/杨尊先，于映，林丽华，李昕欣(福州大学电子科学与应用物理系)//仪器仪表学报.―2006，27（7）.―693～697.对自行研制的一种新型压阻敏感器和电阻加热器一体集成的纳机电热探针阵列传感器进行了存储特性研究。

首先对器件电热特性和敏感特性进行测试，测试结果与模拟结果相吻合。

在此基础上，进行数据存储测试，借助原子力学显微镜在聚合物有机薄膜上实现了数据写入，并研究了脉冲电压、脉冲宽度及其施加于探针上的力载荷对存储效果的影响，优化写入条件后，数据记录面密度达31．6GB／in2。

基于纳米冷阴极的新型微波器件研制及其器件物理研究

基于纳米冷阴极的新型微波器件研制及其
器件物理研究
基于纳米冷阴极的新型微波器件研制及其器件物理研究是一个具有重要意义的课题。

纳米冷阴极作为一种重要的微波发射材料，具有发射功率高、工作频率宽、稳定性好等优点，在微波电子学领域有着广泛的应用前景。

该项研究涉及到多个方面的内容：
1. 设备与工艺研发：需要开发新型的纳米制造设备和精密加工工艺，确保阴极材料的高质量制备和尺寸控制。

这可能包括使用电子束蒸发、分子束外延、脉冲激光沉积等纳米级薄膜生长技术。

2. 阴极结构设计：通过对冷阴极的结构进行优化设计，提高其发射效率和稳定性。

这可能涉及到的内容包括金属氧化物半导体多层膜结构、表面镀层、量子效应等。

3. 微波特性测试：对所研制的微波器件进行性能测试，评估其在不同工作条件下的稳定性和可靠性。

这可能需要建立精确的微波测量系统和模拟软件，以预测和修正实际应用中的性能表现。

4. 器件物理研究：通过理论和实验手段，深入研究冷阴极的工作原理和机制，理解影响其性能的关键因素。

这可能涉及到量子隧穿、辐射复合、热电效应等领域内的知识。

5. 系统集成与应用探索：将纳米冷阴极与其他关键组件（如微波谐振器、功率放大器）进行集成，开发出高性能的微波器件，并探索其在通信、雷达、医疗诊断等领域的潜在应用。

总的来说，这项研究不仅有助于推动微波电子学的技术创新，也为其他相关领域提供了新的解决方案。