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发表于 2017-11-8 11:49:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
From Surface Atomic Exchange Diffusion to Layer-by-Layer Oxygen Vacancy Exchange Diffusion
——The Nature in Highly Epitaxial Multifunctional Complex Oxide Thin Films

Chonglin Chen
Chonglin.Chen@utsa.edu
University of Texas San Antonio, Texas 78249, USA

Surface atomic exchange diffusion is one of the basic surface diffusion mechanisms, which become the key role in governing thin film growth, nanostructure nucleation, and surface alloy formation for various modern nanoelectronic device fabrication technique. The oxygen vacancy exchange diffusion with oxygen and hydrogen were discovered in the single crystalline LnBaCo2O5.5 (LnBCO, Ln = Er, Pr; 0.0 < δ < 0.5) epitaxial films, which paves a new avenue in the development of ultrasensitive chemical nanosensors, energy harvest devices, and many others.By measuring the resistance changes under a switching flow of oxidizing gas (O2) and reducing gas (H2) in the temperature range of 250~800&ordm;C, the highly epitaxial LnBCO films were found to exhibit ultrafast oxygen/hydrogen diffusivity and high sensitivity to redox environments. The oscillation chemical dynamics in the resistance changes vs. time plots with time period during the oxidation cycle under O2 suggests that the oxygen vacancy diffuses in the films with oxygen and hydrogen by taking the atomic layer by layer exchange diffusion mechanism. This unprecedented oscillation phenomenon provides the first direct experimental evidence that oxygen/hydrogen atoms diffuse through the LnBCO thin films layer by layer via the oxygen-vacancy-exchange mechanism. Furthermore, the superfast chemical surface exchange dynamic behavior were discovered on the surfaces of the highly epitaxial thin films of single-crystalline cobalt double-perovskite LnBCO thin films. The excellent chemical dynamics and ultrafast layer-by-layer oxygen vacancy exchange diffusion suggest that the as-grown LnBCO can be an excellent candidate for energy harvest and chemical sensor developments.

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Ultrafast Growth of Graphene Single Crystal

Kaihui Liu, Zhimin Liao, Enge Wang and Dapeng Yu
School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China

Abstract: Graphene single crystal has become as a promising material for next generation electronics and optoelectronics. Unfortunately we can’t grow 12-inch graphene single-crystal wafer as we can do in silicon industry. One of the main hamper is that we nowadays grow graphene single crystal very slow. In this talk I will introduce why we need to grow graphene faster and how fast we can achieve in our recently developed new technology [1].

Reference:
Xiaozhi Xu, Zhihong Zhang, Dapeng Yu, Enge Wang, Feng Ding*, Hailin Peng*, Kaihui Liu*,et al. “Ultrafast Growth of Single-crystal Graphene Assisted by a Continuous Oxygen Supply”,Nature Nanotechnology 2016, in press.

俞大鹏院士简历



        俞大鹏,男,1959 年3 月16 日出生于宁夏中卫。2000 年获得国家杰出青年科学基金;2002 年获得教育部“长江学者”特聘教授;2005 年获得教育部长江学者与创新团队计划--“准一维纳米结构与低维物理”项目支持;2015 年当选为中国科学院技术学部院士。

        俞大鹏院士长期从事纳米线材料中关键基础科学问题的研究,为我国纳米线材料科学研究进入国际先进行列做出了重大贡献:

        (1)、率先发展了催化剂引导下的纳米线可控制备技术并制备了硅和金属氧化物纳米线材料, 解决了规模、可控制备纳米线材料的难题,开启了国际半导体纳米线研究的新纪元;(2)、深入揭示了纳米线材料特有的系列与尺寸和表面密切相关的光电和力电耦合等新颖物理现象;(3)、系统发掘了纳米线材料的若干重大应用特性如场发射性质等,发现了若干重要的纳米线器件效应,发明了一系列纳米加工与精确操控技术,申请国家发明专利20 余项(含多项国际PCT 专利),引领了半导体纳米线材料的应用基础研究。

        基于所取得的研究成果,俞大鹏院士共计发表300 余篇论文,含Nature 子刊、Physical Review Letters、Applied Physics Letters、Advanced Materials、Nano Letters 等顶级专业刊物论文100 余篇,被同行参考他引一万余次,h 因子为68。俞大鹏院士曾以第一完成人获得了2004年度教育部提名自然科学一等奖和2007 年获国家自然科学二等奖。在世界著名出版公司Elsevier 发布的2014、2015 年度在全球具有重要学术影响力的中国高被引学者(Most Cited论文集中国真空学会2016 学术年会Chinese Researchers)榜单中,俞大鹏院士连续进入“物理与天文学科”前三名。

        俞大鹏院士培养了一批优秀人才,部分毕业生在包括北京大学、清华大学、中国科技大学、南京大学、中国科学院、美国哥伦比亚大学、MIT、UCSD 等名校任教;被评选为第二届北京大学研究生“十佳导师”荣誉称号。俞大鹏院士还担任《Science China. Materials》副主编、《Nano Research》、J. Materiomics 等国内外学术刊物编委;他还兼任中国物理学会理事、中国真空学会理事等职务。

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二维材料的制备与界面工程及高性能器件的研究

许建斌
香港中文大学电子工程学系,材料科学与技术研究中心,新界,香港特别行政区

        摘要: 在此报告中,我们将简要地介绍二维材料的制备及衬底表面的界面工程,以及场效应晶体管和高性行能光电晶体管的制备和应用。

        异质衬底界面不仅仅是二维材料研发所必需的支撑平台,亦是其载流子形成与输运的地方。因为衬底/材料界面的自身状态在决定了最终能否实现可控的二维材料生长,以及是否能够大幅度降低界面带来的负面效应, 从而提高载流子迁移率或增加流子产生率。我们的实验与理论表明,采用不同的固态前驱体, 高质量的石墨烯可以在具有金属催化性的表面上制备,并且在采用自组装单分子层钝化的二氧化硅/硅衬底表面,石墨烯器件表现出了极高的性能。类似的方法,也可以应用在其它二维材料的制备及界面工程中。在本报告中我们将着重讨论高质量单层石墨烯和二硫化钼(MoS2)之制备,相关晶体管性能的改善,和广谱高性能异质结光电探测器的制作等不同方面。

        迄今我们已经获得了室温下石墨烯在二氧化硅/硅衬底上最高的迁移率,以及室温下极高灵敏度响应的石墨烯/硅基光波导,石墨烯/硅基衬底混合式的近中红外探测器。同时,我们发现自组装单分子层钝化的二氧化硅/硅衬底所提供的超平整表面亦可应用于其它新兴的二维材料,从而获得高性能的光电器件。

       致谢
        衷心感谢小组成员陈哲峰,陶立,万茜, 陈琨, 王肖沐,叶镭,李昊,田晓庆, 谢伟广,以及合作者程振洲, 徐科,王家奇,邵磊,王建方,曾汉奇,许振德等对本工作的贡献。本项工作部分亦由香港研究资助局和香港中文大学资助,基金号N_CUHK405/12, AoE/P-02/12,14207515等。感谢香港中文大学信息技术服务中心的Mr. Frank Ng, Mr. Stephen Chan, and Mr.Roger Wong在HPC上的技术支持;许建斌感谢中国国家自然科学基金委员会的资助,基金号61229401。

        参考文献
1. X. Wan, K. Chen, W. G. Xie, J. B. Xu, et al., Small 12, 438-445 (2016)

2. Z. F. Chen, Z. Z. Cheng, H. K. Tsang, J. B. Xu, Advanced Optical Materials 3, 1207-1214(2015); DOI: 10.1002/adom.201500127

3. J. Q. Wang, Z. Z. Cheng, Z. F. Chen, J. B. Xu, H. K. Tsang, and C. T. Shu, Journal of Applied Physics, Vol. 117 (14), Article Number 144504, DOI: 10.1063/1.4917378, 2015

4. X. Wan, K. Chen, and J. B. Xu, Small, Vol. 10 ( 22), 4443-4454, DOI:10.1002/smll.201401458, 2014

5. X. M. Wang, Z. Z. Cheng, K. Xu, H. K. Tsang, and J. B. Xu, Nature Photonics, Vol. 7, 888-891,2013

6. X. Wan, K. Chen, D. Q. Liu, J. Chen, Q. Miao, and J. B. Xu, Chemistry of Materials, Vol. 24,3906-3915, 2012

7. L. Shao, X. M. Wang, H.T. Xu, J. F. Wang, J. B. Xu, L.M. Peng, H. Q. Lin, Advanced Optical Materials 2, 162-170, 2014

8. X. Wan, K. Chen, J. Du, D. Liu, J. Chen, X. Lai, W. G. Xie, and J. B. Xu, Journal of Physical Chemistry C, Vol. 117, 4800-4807, 2013

9. X. M. Wang, J. B. Xu, C. L. Wang, J. Du, and W. G. Xie, Advanced Materials, Vol. 23,2464-2468, 2011

10. X. M. Wang, W. G. Xie, J. Du, C. L. Wang, N. Zhao, and J. B. Xu, Advanced Materials, Vol.24, 2614-2619, 2012
11. K. Chen, X. M. Wang, J. B. Xu, L. J. Pan, X. R. Wang, and Y. Shi, Journal of Physical Chemistry C, Vol. 116, 6259-6267, 2012

许建斌教授个人简介

        许建斌博士,香港中文大学电子工程系教授,材料研究中心主任。许博士1983年本科毕业于南京大学,1986年获南京大学硕士学位(师从物理学院张淑仪院士)。从1988年至1993年于德国康斯坦茨大学深造,在德国著名固体物理学和应用物理学家Klaus Dransfeld 教授(德国科学院院士) 指导下从事纳米科学技术研究,特别是扫描探针显微术和近场显微术及其在能量传递方面的应用,获德国自然科学博士学位。其后加盟香港中文大学电子工程系。2009年暨2012年荣获海外及港澳学者合作研究基金(原海外杰出青年基金, 由国家自然科学基金委员会资助)。2012年荣获香港工程学会Fellow称号。2014年荣获教育部长江讲座教授荣誉称号,并荣获香港中文大学工程学院杰出学人校长奖暨并荣获香港中文大学杰出研究奖。

        曾经担任香港科学会副理事长(2007-2012),电子显微学报编委(2010-2013)。现任香港材料学会秘书长,微电子学报编委,中国真空学会理事。迄今担任30 余类科技期刊特约申稿员,其中包括《自然》物理类子刊,JACS,先进材料,IEEE 会刊,ACS Nano 等。

        长期从事扫描探针显微术,及电子新材料、物理和器件研究。特别在碳基光电子薄膜材料的输运性质及器件物理,氧化物基低维纳米结构及其制备和表征,硅基超薄栅绝缘层制备与界面性质,新型扫描探针显微术,表面等离激元光子学,铁电材料纳米特性,纳米尺度热传导,及原子力显微术晶体形貌学等方面开展了深入系统的研究。主要代表性成果为深入地探讨了石墨烯与二氧化硅/硅衬底的相互作用,特别是电荷转移性质及电荷输运的散射机理,取得了石墨烯在二氧化硅/硅衬底上迄今最高的室温电荷迁移率。从实验和理论上,深入系统地研究了石墨烯在过渡金属上的生长规律,并发展了生长高质量石墨烯的方法及制备了新型高性能石墨烯基广谱光电检测器。深入地研究了有机半导体薄膜和单晶的输运性质,氧化物基半导体薄膜的界面性质,发展了用于制备低成本及低电压有机晶体管的高介电常数栅极介电层。在国际上率先开展了纳米尺度能量传递的研究,及原子力显微术晶体形貌学的研究。

        主持承担了近三十项科研课题(GRF,CRF,香港研究资助局,国家自然科学基金会等资助)。荣获2009及2012(延续项目)年度国家自然科学基金会海外及港澳学者合作研究基金(原海外杰出青年基金),2007及2012年度国家自然科学基金会&frac34;香港研究资助局联合研究基金,2008 年度香港研究资助局合作研究基金(CRF)等。同时,作为主要参与者之一,筹划并执行2013 年度香港研究资助局主题研究基金(TRS)“智能化太阳能技术—采集、存储和应用”项目(基金额度逾六千万港币),以及2012年度广东省创新科研团队—“先进电子封装材料创新团队”项目(依托单位:中科院深圳先进技术研究院,基金额度逾五千万人民币基金额度逾五千万人民币)。近5 年来,主要从事碳基光电子薄膜材料与器件,有机光电子材料与器件, 氧化物功能材料与器件,表面等离激元光子学,新型扫描探针显微术等方面的工作。迄今共发表SCI 收录论文300 余篇,他人引用约5000次。国际及国内专业会议邀请报告100余次,撰写专著3 篇章节。参与和组织国内外各类学术活动,曾多次协助组织了各类国际专业学术研讨会,其中包括2000年国际材料联合会第六届亚洲会议,2002 年国际材料联合会第八次电子材料会议,2003年, 2005年和2008年IEEE 电子器件与固态电子线路国际会议,2005年纳米光子学前沿国际研讨会,2009年北京国际纳米科技会议, 2011年美国材料学会春季会议,2013年Croucher印刷电子研讨会,2014年IEDM/IEEE 国际电子器件会议等。

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光学微结构——从材料到器件

        摘要: 近三十年来,凝聚态物理与光学的结合发展出交叉学科微结构光学,这使得科学家有可能将光学与光电子学的研究从光学平台集成到微结构晶体中和小小的光子芯片上,物理空间的压缩为研究人员提供了更多的调控光的方法和手段,光学微结构晶体丰富了激光物理和技术以及非线性光学的研究, 微结构光子芯片也正在向光的量子模拟、量子计算和信息处理等前沿领域拓展甚至在光子芯片上模拟出广义相对论效应,光学微结构的应用大门也正在打开。该报告将重点介绍报告人及其研究组在光学微结构材料和器件方面的最新进展。

报告人简介

        祝世宁,男,1949 年12 月生。南京大学物理学教授,博士生导师,中国科学院院士,美国光学学会会士。在南京大学物理系获硕士、博士学位。曾任南京大学物理系主任,物理学院院长,现代工程与应用科学院筹备组组长等; 现任南京大学学术委员会副主任,江苏省物理学会理事长、江苏省科协副主席等职。报告人长期从事微结构功能材料和物理、非线性光学、激光物理与量子光学方面的研究,与合作者一起完成的研究成果三次获中国基础研究年度十大新闻,二次被评为中国高校年度科技十大进展;作为主要完成人之一所完成的“介电体超晶格的设计、制备、性能与应用”项目获2006年国家自然科学一等奖。

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空间真空环境下的卫星充放电效应及防护技术研究

李得天杨生胜秦晓刚* 陈益峰史亮
兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室,甘肃兰州,邮编730000
*Email:13993143265@163.com

        摘要:空间真空环境下的充放电效应是制约我国卫星在轨安全运行的重要瓶颈问题之一,随着我国航天重大工程实施,二代导航二期卫星将运行在更恶劣的新环境,“高分”工程将采用大型天线等新载荷,新型通信卫星将采用电推进和更大功率供配电系统等新技术,这些新变化将导致卫星充放电效应问题更加突出。本文针对我国卫星面临的新环境、新技术、新平台和新载荷带来的充放电效应问题,总结了近年来我所在卫星充放电效应基础理论及防护技术研究方面取得的成果及其应用情况。

        关键词:空间真空环境,卫星表面充放电效应,卫星内带电效应,人为等离子体带电效应,卫星尾区带电效应,空间多体带电,空间静电放电,二次放电,高压太阳电池,太阳帆板驱动机构,SAR 天线

参考文献:
[1] Xiaogang Qin, Yuan Gao, Detian Li “Preparation of silica hybrid film on PMMA by sol-gel and solvothermal methods” ,advanced materials research 5, 877-880 (2013).

[2] Yifeng Chen,Shengsheng Yang, Xiaogang Qin,Qing Liu "Study of the conductivity of dielectric under high energy electron irradiation",Modern Physics Letter B,Vol.26,No.32(2012).

[3] 冯娜,李得天,杨生胜陈益峰"电推进等离子体对航天器充放电效应的影响研究",真空与低温, Vol.21,No.5 (2015).

[4] 赵呈选,李得天,杨生胜汤道坦"极轨航天器尾区带电效应研究",真空与低温,Vol.21,No.1 (2015).

[5] 史亮,秦晓刚,陈益峰,杨生胜"低轨道高压太阳电池阵充放电效应防护薄膜技术研究",真空与低温, Vol.22,No.1 (2016).

[6] 陈益峰,杨生胜,李得天,秦晓刚* "不同带电情况下介质材料二次电子发射特性研究",原子能科学与技术, Vol.49,No.9 (2015).


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真空干泵在典型科研与工业环境中的应用挑战和技术对策1

王光玉2
(中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司,沈阳110179)

        摘要:近年来,随着新兴产业的快速发展和传统行业的升级加速,干式真空泵的需求旺盛,国内真空行业出现了数量众多的干泵制造企业,真空干泵的发展迎来了井喷式增长时期。与此同时,干泵应用范围越来越广,应用环境也越来越复杂,例如:在大腔体上的大气载抽气,在水蒸汽、氢气、氦气、易燃易爆及腐蚀性气体等介质环境工作,同时应用企业对可靠性、一致性、适用性及节能减排要求越来越高。针对上述要求,本文主要从真空干泵产品的工艺适用性、可靠性和经济性三个方面来介绍技术对策。从应用出发,真空干泵的工艺适用性是针对用户需求进行开发和产品制造的基本出发点,也是国内设备厂商与国外技术差距产生的源头。研发应该对应用工艺进行详细的调研和配合,杜绝闭门造车。国内真空厂家应发挥主场优势,进行差异化竞争。同时,干泵可靠性是一个系统性工程,而可靠性测试是实现干泵可靠性的最重要的保证,包括整机和关键零部件的寿命、振动、噪声等一系列测试。干泵运行经济性,则是实现干泵产业化、商业化及市场化的必要条件。总的来说,提高干泵产品的工艺适用性、可靠性和经济性是一门理论与实践相结合的综合技术,不仅仅依赖于某个环节,需要整个干泵产业链的上下游企业共同关注与提高。

1 基金项目:“十一五”国家科技重大专项(2009ZX02014)

2 会议报告人简介:王光玉(1973-),研究员、副总工程师,现任中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司副总工程师,兼任真空干泵事业部部长。主要从事真空获得设备、真空应用设备及高档真空部件的研制开发工作。近年来,承担国家科技重大专项、国家科学仪器重大专项、863 课题、辽宁省重大专项等课题20余项,获得国家专利30 余项,发表论文30 余篇,主持起草3 项行业标准,研究成果涵盖真空设备技术与工艺、真空热处理及金属材料表面处理等多个领域,主持完成了真空涡旋干泵、爪式干泵和阀门等15 项新产品的研发和产业化工作,填补多项国内空白。担任中国真空学会真空工程委员会委员、真空冶金委员会委员,真空技术装备国家工程实验室理事,全国真空技术标准化技术委员会(SAC/TC 18)委员,多次受邀出席学术会议并做大会报告。联系方式:(Tel)024-23826803,(Email)wanggy@sky.ac.cn

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集成电路技术发展态势与机遇
刘明
中国科学院微电子研究所


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近年来信息和真空相关科学领域基金申请概况
何杰
国家自然科学基金委信息科学部



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