微米和纳米科技材料

北大两项成果入选“中国高等学校十大科技进展” 获奖数居第一

今天,由教育部科学技术委员会组织评选的2017年度“中国高等学校十大科技进展”在京揭晓。北京大学龚旗煌教授“非对称微腔光场调控新原理研究”与彭练矛教授“5纳米碳纳米管CMOS器件”两项成果入选,获奖数位列全国第一

2017年度“中国高等学校十大科技进展”入选项目名单

北大两项成果入选“中国高等学校十大科技进展” 获奖数居第一

北大两项成果入选“中国高等学校十大科技进展” 获奖数居第一

注:按申报主持单位拼音顺序排序,排名不分先后

1. 龚旗煌:非对称微腔光场调控新原理研究

北大两项成果入选“中国高等学校十大科技进展” 获奖数居第一

龚旗煌:

1964年8月出生,理学博士,教授,中国科学院院士。现任北京大学党委常委、副校长。担任北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室主任(2001年4月-2017年3月)、学术委员会主任(2017年3月至今),国际光学委员会(ICO)副主席(2017年8月至今),中国科协九届常务委员,中国光学学会理事长,中国物理学会副理事长。

动量守恒是自然界客观规律之一,它反映了时空性质,一个封闭系统的广义动量总是保持不变。作为增强光与物质相互作用的主要物理体系之一,光学微腔与外部光场的直接耦合需满足动量匹配条件,但往往仅在较窄光谱范围内实现,使得微腔宽带光物理与应用面临挑战。北京大学“极端光学创新研究团队”龚旗煌院士和肖云峰研究员等在非对称光学微腔中提出混沌辅助的光子动量转换新原理,实现了光学微腔的高效、超宽谱光耦合。非对称光学微腔打破了空间旋转对称性,调控了局域光场,从而在支持分立回音壁模式的同时获得了准连续混沌模式。光子首先从纳米波导折射进入微腔混沌模式;混沌运动使得入射光子角动量在皮秒时长尺度内快速提升;随即的动力学隧穿过程实现其与回音壁模式高效耦合。混沌辅助的耦合不再需要微腔与波导模式光子的动量匹配,有望在集成光子学和信息处理等领域发挥重要作用。此外,他们还利用光学克尔效应的非线性调制,在实验上首次观测到微腔光场的自发对称性破缺,并获得了微腔手征光场。

研究成果分别发表在《科学》和《物理评论快报》上,得到国际学术界广泛关注,被Phys.org和ScienceDailey等十余家国际科技媒体专题报道,标志着我国微腔光学研究达到了一个全新高度。

2. 彭练矛:5纳米碳纳米管CMOS器件

北大两项成果入选“中国高等学校十大科技进展” 获奖数居第一

彭练矛:

1962年9月生,1982年毕业于北京大学电子学系,1988年在美国获物理学博士学位。研究员,博士研究生导师。现任北京大学信息科学技术学院教授,北京大学长江特聘教授(纳米科学与技术)。主要研究方向为:纳米电子及功能材料的合成;基于纳米材料的高性能电子、光电子器件的制备,器件物理,纳米集成电路的实现和系统集成;纳米器件在化学、生物传感及能源方面的应用。曾获国家自然科学二等奖、全国创新争先奖。

芯片是信息时代的基础与推动力,现有CMOS技术将触碰其极限。碳纳米管技术被认为是后摩尔时代的重要选项。理论研究表明,碳管晶体管有望提供更高的性能和更低的功耗,且较易实现三维集成,系统层面的综合优势将高达上千倍,芯片技术由此可能提升至全新高度。北京大学电子学系彭练矛教授团队在碳纳米管CMOS器件物理和制备技术、性能极限探索等方面取得重大突破,放弃传统掺杂工艺,通过控制电极材料来控制晶体管的极性,抑制短沟道效应,首次实现了5纳米栅长的高性能碳管晶体管,性能超越目前最好的硅基晶体管,接近量子力学原理决定的物理极限,有望将CMOS技术推进至3纳米以下技术节点。

2017年1月20日,标志性成果以Scaling carbon nanotube complementary transistors to 5-nm gate lengths 为题,在线发表于《科学》(Science, 2017, 355: 271-276);被包括IBM研究人员在内的同行在《科学》《自然•纳米技术》等期刊24次公开正面引用,并入选ESI高被引论文。相关工作被Nature Index、IEEE Spectrum、Nano Today、《科技日报》等国内外主流学术媒体和新华社报道;《人民日报》(海外版)评价碳管晶体管的“工作速度是英特尔最先进的14纳米商用硅材料晶体管的三倍,而能耗只是其四分之一”,意味着中国科学家“有望在芯片技术上赶超国外同行”,“是中国信息科技发展的一座新里程碑”。

来源:北京大学

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