评审组:基础研究组
项目名称:半导体异质界面量子输运调控的物理机理与器件设计
提名单位: 陕西省教育厅
提名等级:二等奖
提名单位意见: 该项目围绕“异质界面结构如何调控量子输运”这一核心科学问题,针对先进 CMOS、自旋存储与薄膜光伏三类器件的共性界面瓶颈,自主发展 RSDFT-NEGF 量子输运计算框架,取得三项重要科学发现:揭示二维 MA2Z4“三明治”结构“内层输运—外层界面”的空间与功能解耦机制,据此设计出满足 ITRS 标准的亚 5 nm 沟道与非易失自旋场效应晶体管;原创“无悬挂键”范德华多铁异质结新范式,判定界面电荷转移主导磁电耦合,构筑最大隧穿磁电阻达 6.2×10^5 % 的多阻态磁隧道结;提出“p-d 杂化缺失”统一图像,阐明碱金属次生相“阻空穴、通电子”的选择性输运机制。三项发现原创性突出,建成贯通三类载流子的统一物理图像与设计原则。 5 篇代表性论文累计 SCI 他引159 次,其中相关工作被 Nat. Rev. Mater. 列为亚 5 nm 二维场效应晶体管性能评估的基准文献;郭万林、韩秀峰院士与美国双院院士 Parkin 等公开给予高度评价。成果有力推动凝聚态物理与半导体器件学科发展,并被鸿之微科技认定为高密度、低功耗存储器研发的理论基础。 对照陕西省自然科学奖授奖条件,该项目取得重要科学发现,得到国内外自然科学界公认,对学科发展意义重要。 提名该项目为陕西省自然科学奖二等奖。
项目简介:

客观评价:

代表性论文专著目录:

主要完成人情况:
  1. 姓名:张弦
    排名:1
    行政职务:无
    技术职称:讲师
    工作单位:西安文理学院
    完成项目时所在单位:西安文理学院
    对本项目主要学术贡献:主导完成了项目相关研究的计算模拟、数据分析和论文撰写等工作。具体包括:系统筛选 CIGS 和 CZTS 太阳能电池中的碱金属二次相,并揭示其对器件性能提升的有益作用机制;主导开展二维磁性异质结多态隧穿磁电阻效应研究,以及自旋场效应晶体管的设计。代表论文2、5的第一作者,代表论文4的通讯作者。
  2. 姓名:郭志新
    排名:2
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献:提出了2DFM/POF 多铁异质结新策略并揭示了磁电耦合微观机制;研究了各向异性磁电阻效应的自旋轨道耦合起源;设计了 MoSi2N4 亚5 纳米晶体管和 VSi2N4/Sc2CO2 非易失性自旋场效应晶体管。是代表性论文第 1-4 篇的通讯作者。
  3. 姓名:陈时友
    排名:3
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:复旦大学
    完成项目时所在单位:华东师范大学
    对本项目主要学术贡献:在项目中负责薄膜太阳能电池界面物理部分的研究设计与理论框架构建。具体包括:提出基于化学势空间分析确定最可能二次相的研究方案。是代表论文5的通讯作者。
  4. 姓名:刘邦
    排名:4
    行政职务:无
    技术职称:无
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献:代表性论文 4 中计算模拟工作的主要执行者,是该论文的第一作者。 同时是代表论文 2 的重要参与者。
  5. 姓名:曹欣伟
    排名:5
    行政职务:系主任
    技术职称:副教授
    工作单位:西安文理学院
    完成项目时所在单位:西安文理学院
    对本项目主要学术贡献:是代表论文2的重要参与者,参与了二维多铁异质结自旋电子器件部分的计算模拟、数据分析等工作。
主要完成单位:
  1. 单位名称:西安文理学院
    单位贡献:西安文理学院是本项目的牵头单位和推荐单位。本单位支持张弦、曹欣伟等完成了多铁界面磁电耦合与自旋输运方向的核心理论计算工作,为项目提供了重要的计算平台和人力支撑。

  2. 单位名称:西安交通大学
    单位贡献:西安交通大学是本项目的核心合作单位。该单位支持郭志新、刘邦完成了亚 5 nm 二维 CMOS 沟道的理论设计和多阻态磁性隧道结的重要研究工作,对本项目自旋输运方向核心成果的形成作出了关键贡献。

  3. 单位名称:华东师范大学
    单位贡献:华东师范大学是本项目光半导体界面物理方向的重要合作单位。该单位支持陈时友、张弦等在光半导体器件异质界面能带调控与光电流输运方向承担了关键研究工作,为本项目光电流输运方向核心成果的取得提供了重要支撑。

完成人合作关系说明: 完成人合作关系说明:1
陕西省科技厅成果处