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03 Mar 2021

JPhys Photonics编辑精选:一维钙钛矿C4N2H14PbI4光学各向异性的研究

华中科技大学的李德慧教授课题组利用水相法合成一维钙钛矿C4N2H14PbI4晶体,并测量其光致发光发射和激发以及反射的各向异性,其中光致发光发射的线性二色比最高可达5.5,光致发光激发线性二色比可达到7。通过改变温度,发现样品的光致发光发射的各向异性随温度的升高而增大。 文章介绍 Optical anisotropy of one-dimensional perovskite C4N2H14PbI4 crystals 作者: 程雪 马佳琪 周云西 方晨 王军 李俊泽 通讯作者: 李德慧 华中科技大学 温兴林 华中科技大学 图1 一维钙钛矿的表征 本文利用水相法合成一维钙钛矿C4N2H14PbI4,晶体形貌呈现针状如图1。并对其进行了变温PL测量,发现自陷态激子发光随着温度的升高,峰位发生蓝移如图2。这主要是热膨胀效应和电子声子的相互作用引起的。 图2  一维钙钛矿的光学性质 接着研究一维钙钛矿的光学各向异性,包括光致发光发射,激发以及反射的各向异性。其中发射的线性二色比最大为5.5,激发的线性二色比最大为7,反射的线性二色比为1.3。这主要是一维钙钛矿的量子限制效应和跃迁偶极矩的各向异性引起的。 图3 光致发光的各向异性 图4 光致发光激发的各向异性 图5 反射的各向异性 研究背景 光学各向异性是制造偏振器、波片和相位匹配元件等线性和非线性的光学元件的基础,同时对光电敏感的器件也有着重要的意义。近年来,有机无机杂化钙钛矿因其合成简单和优异的光学性能,引起人们广泛的关注。其中三维和二维钙钛矿被广泛研究,而一维钙钛矿却鲜少报道。为了设计和优化基于一维钙钛矿的偏振光电器件,课题组合成一维钙钛矿C4N2H14PbI4,并测量其光学各向异性。 作者介绍 李德慧,华中科技大学教授。2013年获得南洋理工大学博士学位。2013~2016年,在加州大学洛杉矶分校做博士后。目前主要研究方向为功能性半导体纳米材料,系统研究其物理性质,并探索其在纳米电子学和纳米光子学领域的潜在应用,如光电探测器和发光器件等。 温兴林,华中科技大学副教授。2015年,获得南洋理工大学博士学位,2016年~2018年在南洋理工做博士后。主要研究,表面等离子体:局部表面等离子体共振,超材料;纳米材料的非线性和超快光学等。

24 Feb 2021

EST期刊迎来两位新中国编委成员加入

Electronic Structure(EST)是第一本致力于整个电子结构领域的期刊。期刊涵盖的研究范围广泛,包含了从核心物理、化学和材料科学,到电子结构在其中起决定性作用的多个跨学科领域。这代表了我们的创始联合主编,来自美国劳伦斯伯克利国家实验室的Bert de Jong和编委成员,来自芬兰阿尔托大学的Risto Nieminen的不同研究背景领域。   期刊的主要目的是反映在理论和实践方面,由电子结构推进科学发现的丰富多样的研究领域。并把这些研究集中起来,通过EST的期刊平台来提高它们的可见度。作为IOP出版社材料科学学科集的一部分,我们已经建立的材料科学社群也能帮助EST提高可见性。   EST期刊提供快速出版服务,一旦您的稿件被接收,文章将于24小时内在网上发布(以及可引用的DOI)。EST期刊欢迎以下文章类型的投稿:研究论文、专题综述、技术札记。 编委介绍 孟胜,研究员,中国科学院物理所,男,1981年12月生,2000年中国科技大学毕业,2004年获中科院物理所凝聚态物理博士学位、瑞典Chalmers理工大学应用物理博士学位。2005-2009年在哈佛大学物理系任博士后。2009年7月回国任特聘研究员。现任研究员、课题组长、实验室副主任。 主要研究方向: (1)表面量子相互作用;(2)激发态量子动力学;(3)能量转化和存储微观机制、太阳能电池、原子尺度水特性等。 在该领域发表论文150余篇,其中第一或通讯作者论文120余篇(包括Phys. Rev. Lett.十八篇,Nature及Science子刊九篇,Nano Letters十五篇,PNAS/J. Am. Chem. Soc./ACS Nano约二十篇)。综述性论著六种,包括《水基础科学理论与实验》、《材料基因》等。论文共被引用8000余次;15篇研究论文各被引用100 次以上。H因子为45。 张亮博士现任苏州大学功能纳米与软物质研究院教授、博士生导师。近年来主要从事先进原位同步辐射技术与先进能源材料的交叉科学研究。曾获得中组部海外高层次人才计划青年项目,江苏省双创人才,江苏省六大人才高峰,英国物理学会JPhysD Emerging Leaders,德国洪堡奖学金等奖励。至今已在Science, ACS Nano, Nano Lett., Adv. Energy Mater.等杂志发表SCI论文70余篇,论文总被引用4000余次。

19 Feb 2021

JPCM编辑精选:Y取代FeB基非晶合金的磁性增强与结构调控

该研究来自北京航空航天大学单光存教授课题组的Journal of Physics:Condensed Matter (JPCM) 期刊Emerging Leaders 2020专辑约稿工作,以表彰其在磁性合金功能材料和同步辐射X射线精细结构吸收谱学应用研究领域所作出的杰出贡献。该工作与香港城市大学石灿鸿教授和韩国高丽大学张吉亮博士合作完成。通过实验和计算从原子局域结构角度探究铁基金属玻璃的磁性起源,研究结果对于研发具备平衡的饱和磁化强度和玻璃形成能力的高性能样品具有重要意义。 据悉,该Emerging Leaders2020荣誉奖励每年评选一次,主要奖励博士毕业十年之内,在凝聚态物理基础和材料物理研究领域开展原创性研究工作,取得创新性研究成果并在各自研究方向作出杰出贡献的优秀青年物理学者。 文章介绍 Structural Tuning for Enhanced Magnetic Performance by Y Substitution in FeB-Based Metallic Glasses Guangcun Shan (单光存), Xin Li (李鑫), Haoyi Tan (谭昊易), Chan-Hung Shek (石燦鴻) and Jiliang Zhang (张吉亮) 通讯作者: 单光存,北京航空航天大学 张吉亮,韩国高丽大学 由于具备良好的软磁性能,铁基金属玻璃成为近年来备受学术界和工业界关注的功能材料之一。铁基金属玻璃的临界尺寸已从微米级提升到厘米级。然而,较高的饱和磁化强度往往伴随着玻璃形成能力的牺牲。本研究从原子级局部结构的角度探究铁基金属玻璃的磁性起源,这对于研发优异磁性能和玻璃形成能力的高性能样品具有重要意义。 本研究以铁硼基金属玻璃为研究对象,成功制备了Fe71B17Y12、Fe71B17(NbYZr)12和Fe71B17Si12非晶态样品。通过VSM表征发现,三者虽然具有相同的元素占比,但饱和磁化强度却相差较大,其中Fe71B17Y12的饱和磁化强度高达108 emu/g,是Fe71B17(NbYZr)12的5倍。为了揭示磁性行的结构起源,及探究Y元素对磁性行为的影响,本研究从实验表征和理论计算两方面展开。实验上(图1),利用同步辐射X-射线精细结构吸收谱(EXAFS)技术对样品进行表征,分析样品原子级局部结构信息;理论上(图2),基于第一性原理对三种样品进行建模分析,通过计算对关联函数(pair correlation function, PCF)曲线,统计分析泰森多面体(Voronoi tessellation)、配位数和磁矩分布等方式解析样品局部结构对磁性行为的影响。研究表明,当Fe-Fe键分布较窄,距离较大,使得样品中Fe原子平均磁矩较大,例如Fe71B17Y12中的Fe原子平均磁矩为2.0μB;而当Fe-Fe键分布较宽,会使得样品中Fe原子平均磁矩较小,甚至可能会出现亚铁磁性耦合,例如Fe71B17(NbYZr)12中的Fe原子平均磁矩为0.45μB。 本工作创新地从原子局域结构的角度解释了Fe71B17Y12金属玻璃优异磁性的结构起源,揭示了FeB基金属玻璃磁性的结构起源,有助于理解金属玻璃结构和磁性的联系,更有助于理解4d过渡金属如何有效调控Fe基金属玻璃磁性能的物理机制,为开发高性能的Fe基软磁金属玻璃提供了新思路,同时对于开发新型磁性合金材料也具有一定启发意义。 作者介绍 单光存,博士,北京航空航天大学教授、博导,入选中组部高层次人才计划,香港城市大学顾问委员会委员;德国萨尔布吕肯大学访问教授。 教育部学位中心硕/博士学位论文评审专家和GF科工局基础科研专项评审专家;中国电子学会会员及青年科学家俱乐部会员、中国环境学会高级会员、中国图像图形学会高级会员等。长期从事凝聚态物理与技术物理以及人工智能与医工交叉研究;自2015年底引进加盟北航回国后承担科技部重点研发计划项目课题1项(课题负责人),同时作为智能测控任务负责人共同承担战略性国际科技合作重点专项“极低温区基准级温度测量研究”项目等。 近五年来受邀在GCSP2018、NEMS2019和PIERS2019等国际学术会议做邀请报告20余次;申请或授权发明专利20余项;荣获2018香港王寬誠教育基金会奖励资助以及2019全国高校人工智能大数据“人物创新奖”、2019中国产学研合作创新奖、2020年全国新基建教育教学研讨会优秀论文奖、2020北京发明创新人物奖以及被北京民建市委授予“抗击新冠肺炎疫情先进个人”称号等。

10 Feb 2021

JPhysD编辑优选:高效光伏体异质结给受体比例变化对VOC的影响

本篇研究来自山东大学郝晓涛教授所在课题组,研究发现: 给体组分重量比从20%提高到80%时,开路电压Voc从0.77 V增加到0.84 V; 给体组分重量比增加过程,低能范围内Y6的荧光峰从905 nm移到855 nm ; 给体组分重量比增加的过程,电致发光发射峰从936 nm逐渐减小到859 nm; 开路电压VOC的变化可归因于电荷转移态能量的增加以及施主与受主之间的分子间相互作用。 文章介绍 VOC Variation with Molecular Weight Fractions in Highly Efficient Organic Photovoltaic Bulk Heterojunctions Zhen-Chuan Wen, Meng-Si Niu, Tong Wang, Zhi-Hao Chen, Jia-Jia Guo, Chao-Chao Qin, Lin Feng, Hang Yin and Xiao-Tao Hao 通讯作者: 郝晓涛 山东大学 在这项研究中,我们研究了给体(D):受体(A)重量分数与器件性能之间的关系,揭示了相应的光物理机制。光致发光和电致发光研究结果表明,引入PM6成分会导致Y6 光致发光光谱峰位发生明显的蓝移。我们将该现象归结于电荷转移态状态能量的增加以及给体和受体之间的分子间相互作用。因此,光伏器件获得了明显增加的开路电压VOC。一方面,优化的给体:受体混合比可以抑制光诱导的单重态激子被激发到更高的激发态,从而有效地减少了能量损失。另一方面,混合膜中长寿命解离的激子的存在有利于最大程度地收集光生电荷。  原子力显微镜和中子反射研究结果表明,较高的受体含量有利于形成互穿网络形态,并获得较高的填充因子(FF)和短路电流(JSC),从而实现15%以上的能量转换效率。 研究背景 近年来,持续增长的能源需求引起了科学家的注意力。许多研究小组致力于通过开发环保新型清洁能源来替代传统化石燃料。有机光伏(OPV)因其具有诸如成本效益,重量轻,以及在卷对卷加工的大面积制造中的巨大潜力等优势而备受关注。最近,单结有机太阳能电池性(OSCs)能取得了突破,功率转换效率(PCE)超过18%。基于PM6:Y6系统的有机太阳能电池性的功率转换效率也已经超过了商业化瓶颈15%,极大地促进了有机光伏产业的商业发展。在该类高性能异质结系统中,对开路电压(VOC)损耗机制的研究可以为高效率材料的合成以及器件性能的优化提供合理化的建议。 作者介绍 郝晓涛,山东大学物理学院教授。英国物理学会会士,英国皇家化学会会士,晶体材料国家重点实验室固定成员,入选首批国家海外高层次青年人才计划。目前担任国际薄膜学会区域副主席,墨尔本大学名誉研究员,山东物理学会常务理事,山东省光学工程学会常务理事。主要研究方向为低维有机半导体物理、有机太阳能电池、超快光谱学等。

05 Feb 2021

ERIS期刊目前不向作者收取文章出版费用(APC)

IOP出版社旗下Environmental Research: Infrastructure and Sustainability(ERIS)是一本涵盖多学科的开放获取期刊,它独创地将多个学科领域汇集在一起,共同应对与基础设施和可持续性相关的各种问题及全部地理环境下的重大挑战。  期刊内容包括环境、经济和社会因素等议题,鼓励所有涵盖定性、定量、实验性、理论及应用研究的所有方法学研究。期刊采用开放获取出版形式出版,为发表的研究提供最大程度的曝光率、影响范围及影响力。期刊多元化的编委会通过IOP出版社的全球专业审稿人资源网络,保证了ERIS同行评审的高质量(其中包括透明同行评审政策)。   作为开放科学承诺的一部分,IOP出版社将免除在2022年之前向ERIS投稿的所有文章的文章出版费用(APC)。   在ERIS多元化的编委会成员当中,也有不少来自中国的编委,他们是(排名不分先后): 常远,中央财经大学 陈伟强,中国科学院城市环境研究所 崔胜辉,中国科学院城市环境研究所 冯玉杰,哈尔滨工业大学 耿涌,上海交通大学 刘欢,清华大学 刘竹,清华大学 吕林,香港理工大学 张力小,北京师范大学  

01 Feb 2021

JOPT发表全新研究路线图——全息摄影

1971年,丹尼斯·加博尔发明了著名的全息摄影,并因此获得了当年的诺贝尔物理学奖。今年,我们将庆祝加博尔获得诺贝尔物理学奖50周年。 Journal of Optics(JOPT)期刊很高兴地发表了一系列针对全息摄影的研究路线图,由来自世界各地的顶尖研究人员合作编写。 全息摄影从一开始就被证明是一个非常有效益及充满吸引力的研究领域。尽管三维可视技术时而流行时而不流行,以至全息摄影因所需的特定技术引起了争论,但其涉及的核心原则依然为广泛的科研领域带来了许多令人兴奋的创新。依我们的拙见,任何期刊文档都无法完整地反映全息摄影在当前和未来的发展。然而,我们勇于实践的撰稿人编写了一系列文档,通过这些文档尽可能全面地去记录了全息摄影核心活动的进展。作为编辑,我们试图通过更广泛的传播,去说明它在国际范围活动的广度。至少在这方面,我们已经取得了部分成功。 研究路线图分为三个标题:材料、应用和概念。希望这种文章结构不会产生误导,因为在某些情况下,有的投稿文章可能并不属于任何一个标题;而在其他一些情况,三个标题中列出的文章内容之间又会有明显的重叠。值得注意的是,在一些文章中讨论了传统上其他文章没有涉及的领域的工作。我们真诚地希望,我们的方法能够提高领域内的认识和交流。

27 Jan 2021

NCE期刊中国编委访谈——南京大学万青教授

Neuromorphic Computing and Engineering(NCE)是IOP出版社最新推出的一本涵盖多学科领域、采用开放获取(OA)形式出版的期刊,主要关注神经形态计算、设备和系统的应用和发展等方面。NCE的编委会由来自世界不同国家的顶尖研究人员组成,其中也有不少是来自中国的专家学者。近日,我们陆续采访了NCE中国的编委成员,让我们一起来看看他们对期刊以及领域发展的见解吧: 01 您为什么选择追求神经形态学作为研究领域? 人脑中的神经元和突触高度互联,构成了智能、低功耗的生物计算系统。神经形态工程从生物大脑和感知神经系统汲取灵感,有望显著降低诸如模式识别、决策判断等智能感知和计算任务的能耗和器件开销。作为有效处理大量复杂数据的解决方案,模拟生物神经系统功能和信息处理的神经形态电子学概念应运而生。除了类脑芯片与人工智能领域的重大潜在应用价值,柔性神经形态器件在下一代可穿戴系统、软机器人和神经修复技术领域具有重大应用价值。基于神经形态器件的类脑芯片是信息科学基础前沿研究热点领域,对新一代人工智能发展具有重大意义。我个人早期的学术背景主要是传统半导体材料与器件,但是我一直对生物神经学、类脑认计算与感知特别感兴趣。早在2009年我们就发现了铟镓锌氧(IGZO)薄膜晶体管中可移动质子导致的双电层调控现象,并在此基础上提出了一类全新的神经形态器件。最近10年来,我们围绕非晶氧化物半导体界面动力学调控与神经元尖峰时空信息处理等关键科学问题,持续开展了系统而深入的研究,为神经形态晶体管与类脑计算这一新兴方向发展做出了显著贡献。 02 您现在从事神经形态研究的哪些领域? 我课题组目前主要从事神经形态晶体管及其类脑计算与感知领域的探索研究。我们从氧化物半导体/固态电解质界面双电层调控与电化学掺杂原理的科学发现出发,研制多端口耦合神经形态晶体管并构筑了人工神经网络仿生系统,在基本特性实现的基础上探索其在尖峰动力学树突算法和仿生感知领域的应用。我们取得的代表性成果有: 发现了氧化物半导体/固态电解质界面质子/电子双电层调控原理及其动力学规律,构筑了世界上第一个氧化物神经形态晶体管。2009年,我们在铟镓锌氧薄膜晶体管中发现了界面质子静电调控与电化学掺杂动力学过程。基于该调控原理实现了时间尖峰依赖的可塑性、双脉冲易化等重要突触功能。在类脑基本参数测试条件下,器件单脉冲功耗仅为0.1皮焦。 发明了多端口侧向容性耦合氧化物神经元晶体管,并率先实现了高通滤波和多路尖峰信息的时空整合。该项目进一步构建了小型网络,并实现了神经元增益调控和速率编码方案中的树突动力学算法。 提出了多栅协同耦合模式,创建了仿生感知器件新架构,在神经形态晶体管及阵列上成功演示了视觉、味觉等类脑识别功能。研制的柔性人造视神经网络实现了图像边缘突变响应,模拟了人眼实时障碍躲避功能。Wiley出版社Materials Views China以“从底层新概念神经形态器件向人工智能进军!”为标题专题报道。 03 您认为五年后神经形态活动的主要领域是什么? 忆阻器及其卷积神经网络应用在产学研合作模式下,高性能能忆阻器性能得以优化并可以实现大规模三维阵列集成。上述忆阻器阵列将大量应用于卷积神经网络,并在图像识别等智能芯片与系统领域获得广泛应用。 柔性仿生感知器件与系统基于柔性材料的各类柔性神经形态器件将获得广泛关注,研究人员将进一步探索该类柔性神经形态器件与网络在下一代可穿戴系统、软机器人和神经修复等技术领域的应用。 神经元动力学计算与系统生物尖峰树突计算将引起科研人员越来越多的关注,研究人员将在多端口神经形态器件中通过离子调控/驰豫动力学机制实现全新的基于Timing编码的动力学计算范式,并构建动力学网络,实现全类脑动力学计算功能演示。 04 是什么吸引您加入神经形态计算与工程编辑委员会的? 我很荣幸受IOP出版社邀请加入《神经形态计算与工程》编辑委员会。首先,能受邀加入该编辑委员会是对我和课题组学术水平和地位的一种高度认可,同时也能提高自己及其我们课题组的国际影响力。另外,加入该编辑委员会,做一些力所能及的服务性事务也是个人的责任和义务。 05 为什么您认为存在像Neuromorphic Computing and Engineering这样的期刊如此重要? 目前,国际上从事神经形态器件与系统应用领域研究的人员越来越多,撰写的论文也与日俱增。神经形态计算与工程是一个高度交叉的全新领域,但是现有各类杂志由于编辑和审稿人学术背景/观点的不同,经常导致投稿论文质量的误判。在上述背景下,及时推出一本该领域的顶尖期刊是十分重要的。Neuromorphic Computing and Engineering期刊的推出,聚集了该领域的一批顶尖专家作为编辑和审稿人,特别有利于本领域货真价实的高水平论文发表和国际同行的学术交流。 编委介绍 万青,南京大学电子学院教授。本科毕业于浙江大学,2004年在中科院上海微系统所获得博士学位。先后在英国剑桥大学,美国密西根大学,斯坦福大学从事博士后,访问学者科研工作。2013年加盟南京大学电子工程学院。目前主要从事氧化物神经形态晶体管及其类脑计算与感知应用研究。以第一/通讯作者发表SCI论文180多篇,他引1万多次。先后荣获了全国百优博士论文,中国青年科技奖,省科技一等奖(排名第一),教育部自然科学一等奖(排名第二),国家杰出青年基金(2014),万人计划(科技领军人才2018,青年拔尖,2012),中国高被引用学者等荣誉。

18 Jan 2021

NCE期刊中国编委访谈——清华大学吴华强教授

Neuromorphic Computing and Engineering(NCE)是IOP出版社最新推出的一本涵盖多学科领域、采用开放获取(OA)形式出版的期刊,主要关注神经形态计算、设备和系统的应用和发展等方面。NCE的编委会由来自世界不同国家的顶尖研究人员组成,其中也有不少是来自中国的专家学者。近日,我们陆续采访了NCE中国的编委成员,让我们一起来看看他们对期刊以及领域发展的见解吧: 吴华强教授,清华大学 您为什么选择追求神经形态学作为研究领域? 我自己是信息领域的科研工作者,主要是开展集成电路的研究。近年来,随着摩尔定律的变缓,传统意义上通过Scaling来在单位面积堆积更多晶体管的方式来增强算力的方式越来越难了。人类一直在想办法更好的理解大脑,希望能够从大脑的运行机制,网络结构,计算规则等学习到人类智能产生的原因。因为大脑不仅智能而且功耗很低,相比现在的GPU,CPU在一些智能任务的处理上性能更好。神经形态学和信息学科的交叉将在未来计算,未来信息领域发挥巨大的作用。这个领域覆盖了材料,器件,工艺,电路,架构,算法等,需要通过跨领域,跨学科的协作才能够真正实现大规模的神经形态芯片。 您现在从事神经形态研究的哪些领域? 我现在开展的工作主要是基于忆阻器的神经形态芯片。因为忆阻器是一个很好的类神经形态器件,有丰富的功能,对于非易失的忆阻器可以用作电子突触,对于动态忆阻器可以用于电子树突器件等。为了完成基于忆阻器的神经形态芯片,一方面我们需要不断优化忆阻器器件,需要更好的模拟特性,同时还要开展大规模集成,我们在前期110nm集成工艺基础上,最近也开发了28nm的忆阻器集成工艺;另一方面还要从算法架构和电路设计方面开展研究,因为基于忆阻器的神经形态计算是一种模拟计算,算法需要开展新的研究,芯片架构和电路设计方面的优化也是必不可少的。 您认为五年后神经形态活动的主要领域是什么? 我认为神经形态的研究工作未来将从对大脑更多的理解产生新的算法,大规模神经形态芯片投入应用将是大概率事件,这些都将深刻的影响我们的信息系统,让我们的信息系统更加智能,让我们的手机终端更加强大。神经形态的研究工作的一个重要的特点就是交叉,尤其是信息学科和生物学科的交叉对于这个领域的创新非常重要。最近生物学研究发现大脑中树突启到很大的作用,这就可以启发研究电子树突器件。这只是一个例子,我想未来会有更多的新器件,新算法和新芯片出现。 是什么吸引您加入神经形态计算与工程高级咨询小组的? 我想神经形态计算与工程这个领域需要各个领域的专家,一个重要的平台就是一本期刊能够横跨各个学科。加入这个高级咨询小组一方面我可以为这个领域服务,同时也可以认识更多的跨学科的专家。后续我也将投入更多精力,积极参加高级咨询小组的工作。 为什么您认为存在像Neuromorphic Computing and Engineering这样的期刊如此重要? 对于神经形态计算学这个新兴学科,多学科交叉是一个特别突出的特点,涵盖了脑科学,神经科学,材料学,集成电路,计算机科学,电子科学等。同时神经形态计算科学的实现还需要打通从底层的材料,器件,工艺和顶层的算法、架构和电路。目前没有一本期刊可以覆盖所有这些领域,通过一本专门的期刊可以让这个领域的人都在这个平台上交流,可以更好的促进这个领域的发展。这种跨学科的学术发表平台是很重要的。我为IOP推出这么一个期刊感到非常高兴。 编委介绍 吴华强 教授 清华大学 本人一直从事存储器相关的研究,基础与应用研究并重,持续研究新型存储器的机理和应用。建立了基于AlOx/WOy、AlOx/TaOy/Ta2O5-δ材料体系的新型阻变存储器;掌握了阻变和电荷输运等关键机理;所开发的基于AlOx/TaOy/Ta2O5-δ阻变存储器,循环次数高达1011次,高低阻值比超过1000,操作电压低于2V,同国际上最好的阻变存储器性能相当。基于不同阻态的导电机理分析,揭示了氧离子迁移导致的阻变机理。 在二维材料及器件研究方面,本人开展了包括高质量单层石墨烯材料的制备、倒置工艺的实现、以及基于石墨烯器件的小规模电路实现等方面的研究。通过多次实验摸索,总结出石墨烯生长质量及层数控制和冷却过程中碳原子从基体晶格之间析出的速率之间的关系,可以成功生长大面积、高质量的单层石墨烯材料。目前所制备的石墨烯晶体管的频率可以到35GHz,是国内最好水平之一,所制备的石墨烯混频器输出频率为16GHz,达到国际领先水平。

18 Jan 2021

NCE期刊中国编委访谈——浙江大学唐华锦教授

Neuromorphic Computing and Engineering(NCE)是IOP出版社最新推出的一本涵盖多学科领域、采用开放获取(OA)形式出版的期刊,主要关注神经形态计算、设备和系统的应用和发展等方面。NCE的编委会由来自世界不同国家的顶尖研究人员组成,其中也有不少是来自中国的专家学者。近日,我们陆续采访了NCE中国的编委成员,让我们一起来看看他们对期刊以及领域发展的见解吧: 唐华锦教授,浙江大学 您为什么选择追求神经形态学作为研究领域? 实现大脑灵活、鲁棒、高能效的智能计算是一个跨神经科学、脑科学、计算机科学、电子电路的一个多学科交叉领域,利用大脑的神经系统推动人工智能算法、芯片、机器人等方向的科技创新,这是神经形态计算的魅力所在。受这个兴趣驱动,2001年赴新加坡国立大学攻读博士学位,从事人工神经网络研究,博士毕业后先在意法半导体参与纳米芯片技术的研发工作,之后赴昆士兰脑科学研究所接受了计算神经科学的博士后研究训练。2008年加入新加坡A*STAR资讯通信研究院并有机会带领团队系统开展神经形态计算研究,从算法理论、硬件设计到类脑智能机器人。全职回国后继续全面开展从算法理论到硬件实现的研究。在此过程中,一直聚焦这个领域的前沿问题,遇到过困难和挑战,也取得了一些成绩,未来希望能解决这个领域更多的核心问题。 您现在从事神经形态研究的哪些领域? 目前从事神经形态计算理论与方法、神经科学启发的人工智能、基于脉冲信息的视听觉感知、神经形态芯片与类脑计算架构、类脑智能机器人相关研究。 您认为五年后神经形态活动的主要领域是什么? 基于神经形态计算的特点,我认为未来将在高能效人工智能算法、边缘感知与计算、类脑芯片、机器人/无人系统等领域体现出独特的优势。 是什么吸引您加入神经形态计算与工程编辑委员会的? 与国内外该领域的专家学者聚集在一起共同推动神经形态计算与工程研究领域的发展,是一件令人开心的事情。这个工作也给我提供了与他们共同探讨和学习的机会,同时希望借此机会吸引更多的研究人员投入到该领域的研究中。 为什么您认为存在像NCE这样的期刊如此重要? 我认为一方面目前聚焦该领域的期刊还不多,另一方面越来越多的研究者开始投入到该领域的研究中,大量优秀的科研成果不断涌现。因此这个期刊将会为快速发展的神经形态计算和工程研究提供一个高水平的专业期刊,为该领域广大科研人员提供一个聚焦的学术交流平台。 编委介绍 唐华锦 教授 浙江大学 浙江大学计算机学院教授、博导,分别于浙江大学、上海交通大学、新加坡国立大学获得学士、硕士、博士学位。2004–2006年在意法半导体公司担任研发工程师,2006–2008年于澳大利亚昆士兰大学脑科学研究所从事博士后研究,2008-2015年于新加坡科技研究局资讯通信研究院担任认知计算和机器人认知实验室主任,2014年起担任四川大学类脑计算研究中心主任。主要研究领域为类脑计算、神经形态计算与芯片、智能机器人等。主持完成国家自然科学基金、科技部智能机器人重点研发计划课题、新加坡科技研究局等多个国家级项目。研究成果被国际科技媒体MIT Technology Review,Communicaitons of ACM, Science Daily等报道。发表论文80余篇(包括IEEE/ACM Transactions、AAAI、IJCAI等国际一流期刊和会议),Springer出版英文专著两部,获2012国际机器智能比赛第二名、2017年全国大学生类脑计算大赛特等奖、2016年度IEEE Trans. On Neural Networks and Leanring Systems 优秀论文奖、2019年度IEEE Computational Intelligence Magazine优秀论文奖。担任IEEE Trans. On Neural Networks and Leanring Systems (2012-2018)、IEEE Trans. on Cognitive and Developmental Systems、Frontiers in Neuromorphic Engineering,Neural Networks等期刊编委。担任IEEE计算智能学会教育分委会主席、国际神经网络学会理事等职务。

11 Jan 2021

JPhysD编辑优选:荧光成像显微镜实时观测钙钛矿中的离子迁移

本篇综述来自厦门大学李澄副教授、陈孟瑜助理教授和黄凯教授等研究人员所在课题组,文章总结了荧光成像显微镜在表征钙钛矿材料中离子迁移方面的进展;深入讨论了钙钛矿中离子迁移的动力学过程;通过荧光成像显微镜实时观测钙钛矿光电器件的退化过程。该方法有助于深入理解载流子与缺陷离子的相互作用,为开发稳定高效的钙钛矿光电器件提供指导。 文章介绍 Real-time Observation of Ion Migration in Halide Perovskite by Photoluminescence Imaging Microscopy 作者信息: 张静,厦门大学电子科学与技术学院; 李澄,厦门大学电子科学与技术学院; 陈孟瑜,厦门大学电子科学与技术学院; 黄凯 ,厦门大学物理科学与技术学院   本文总结了荧光成像显微镜在观测钙钛矿离子迁移方面的进展,详细阐释了荧光成显微镜的结构,以及实时原位观测离子迁移的过程,结合物理模型深度讨论了离子迁移的动力学过程和其造成钙钛矿器件退化的原因,提出了钙钛矿中大量离子迁移并在器件接触界面上积累,产生越来越多的带电缺陷和相分离,严重损害器件的效率和稳定性的机制。通过深入理解钙钛矿中的离子迁移特性和动力学过程,可以为抑制离子迁移提供研究方向,例如减少离子迁移通道、增加晶粒尺寸,是提高器件稳定性的有效方法。结合荧光成像显微镜,可以定性地分析迁移的离子以及定量化表征缺陷密度、离子扩散系数和离子迁移率等。通过设计低维钙钛矿结构、添加剂工程(例如碱金属离子、PCBM、离子液体等)以及非化学计量比的钙钛矿结构等有助于提高钙钛矿材料的效率和稳定性,推动钙钛矿光电器件的商业化应用。 图1. 荧光成像显微镜结构示意图。 研究背景 作为一种出色的光电转换材料,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率在数年时间里迅速增长,已经可以比拟商业化的单晶硅太阳能电池。然而钙钛矿较差的稳定性成为限制其商业化的重要因素。钙钛矿光电器件的稳定性,尤其在外部电场/光场下的电流-电压滞回线效应和器件性能的退化与钙钛矿材料内部的离子运动密切相关。可是对于离子性质的理解仍处于较初级阶段,详细的离子运动动力学过程还存在争议。荧光成像显微镜作为一种通用的可以实时观测和定量化表征离子运动的有力工具,有助于深入理解钙钛矿中的离子迁移过程。因此,回顾荧光成像显微镜的发展过程以及在表征钙钛矿光电器件退化的微观机理方面的应用,对于开发高效稳定的钙钛矿光电器件有重要意义。 作者介绍 李澄,英国剑桥大学卡文迪许实验室博士,2019年担任厦门大学电子科学与技术学院微电子与集成电路系副教授,特任研究员,博士生导师,副系主任。主要研究方向为有机与钙钛矿光电功能材料与器件,包括太阳能电池,LED以及忆阻器等。以第一或通讯作者,在Nat. Commun.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Small等权威期刊上发表论文,总引用次数超过1300余次。 陈孟瑜,香港中文大学电子工程系博士,2020年起任厦门大学电子科学与技术学院微电子和集成电路系助理教授。主要从事基于胶体量子点和钙钛矿材料的新型光电器件的制备及表征,以及表面等离子体微纳结构在光电器件中的应用等相关研究。在Adv. Sci., Adv. Funct. Mater., ACS Nano等国际权威期刊发表论文10篇,现主持国家自然科学基金青年基金一项。 黄凯,南京大学物理系博士,2016年起任厦门大学物理科学与技术学院物理系教授,2019年获厦门市双百人才计划支持。主要从事光电材料与器件方向的研究,包括LED、光电探测器等。在Nat. Mater., Nanoscale, Phys. Rev. B, Opt. Express等领域内国际权威刊物发表论文30余篇。

04 Jan 2021

JPhysD编辑优选:新型环保绝缘气体C4F7N及其混合气体电场敏感性研究

该研究来自武汉大学电气与自动化学院唐炬教授团队的肖淞副教授研究小组,并与湖南大学、湖北工业大学的同行合作完成。通过实验和计算结果分析发现:含有新型环保绝缘介质C4F7N的混合气体电场敏感性略高于SF6及其混合气体,易在设备内部电场极不均匀区域发生放电。当设备内部出现严重影响电场均匀性的绝缘缺陷或结构设计和制造优化不足时,相对容易发生放电性故障等问题,从而影响电力系统安全可靠运行。因此,对设备制造和维护的要求更高,需引起重视。 文章介绍 The sensitivity of C4F7N to electric field and its influence to environment-friendly insulating gas mixture C4F7N/CO2 肖淞 高兵 庞轩佩 张晓星 李祎 田双双 唐炬 罗毅 第一作者: 肖淞 武汉大学 通讯作者: 高兵 湖南大学 李祎 武汉大学 In this paper, the influence of electric field on C4F7N/CO2 mixture with different gas pressure and mixing ratio are tested, analyzed...

04 Jan 2021

JPhysD编辑优选:改变窗口材料带隙提高SPETE器件太阳能转化效率

本篇研究来自中国科学院西安光学精密机械研究所杨阳博士课题组,研究的主要发现为: 首次将渐变带隙窗口层结构用于全固态光子增强热电子发射器件以提升其性能。 在界面复合速率较大时,有渐变带隙窗口层的器件具有更高的转化效率且其增强作用不受温度影响。 研究发现全固态光子增强热电子发射器件的最佳势垒条件与真空结构器件截然不同,其存在一个与温度相关的最佳阈值。 文章介绍 High-performance solid-state photon-enhanced thermionic emission solar energy converters with graded bandgap window-layer Yang Yang, Peng Xu, Weiwei Cao, Bingli Zhu, Bo Wang, Yonglin Bai, Junjun Qin, Xiaohong Bai and Zhen Chen 通讯作者: 杨阳 中国科学院西安光学精密机械研究所 利用窗口层材料带隙梯度变化可以产生一个内建电场,窗口层不但能够阻挡光生电子向后界面复合,其中的内建电场还能驱动窗口层中的光生电子向吸收层运动参与发射,因此其能够提高光电转化效率。在本项研究中,我们探讨了将渐变带隙窗口层应用于全固态PETE器件以提高其性能的可行性,采用GaAs作为吸收层,AlxGa1-xAs作为窗口层,通过改变窗口层中的Al组分来产生内建电场。基于一维稳态半导体运输方程建立了理论模型,详细研究了窗口层材料与结构参数对于器件转化效率的影响关系。研究表明,提高后界面处Al组分和降低窗口层厚度能够有效提高转化效率,这是因为这一变化能提高窗口层的内建电场强度从而有利于光生电子收集,而与窗口层中光吸收的变化无关。相比均匀带隙窗口层和无窗口层的器件,在后界面复合速率较大时具有渐变带隙窗口层的全固态PETE器件仍能保持较高的转化效率。全固态PETE器件发射界面处的势垒高度存在一个与工作温度相关的阈值条件,当势垒小于此阈值时其伏安特性接近理想。本项研究为进一步完善全固态PETE器件设计,推动PETE效应实用化发展奠定了理论基础。 具有渐变带隙窗口层的全固态PETE器件能带结构示意图。 不同结构的全固态PETE器件其转化效率随界面复合速率的变化关系。 研究背景 光子增强热电子发射(PETE)效应是一种新提出的太阳能光电能量转化机理,能够同时利用光子能量和光生热能,具有很高的理论效率。然而实际中的PETE器件采用真空结构,由于其激活层在高温下不稳定、存在空间电荷效应降低输出电流,难以制作实用器件。采用宽禁带半导体代替真空层的全固态PETE器件有望从根本上避免出现以上问题,从而推进PETE效应的实用化发展。根据研究,器件后界面复合会大幅降低全固态PETE器件的输出电压和电流,严重影响其转化效率。在后界面附近重掺杂形成背部电场可降低后界面复合,然而掺杂引入的电场会随温度升高而降低。使用宽带隙窗口层也可降低后界面复合,然而窗口层中的光生电子不能得到有效的收集和利用,影响转化效率。 作者介绍 杨阳,博士,中国科学院西安光学精密机械研究所助理研究员,主要从事新型光电材料与器件、超快光电子器件的研制工作。