與*代半導(dǎo)體（如硅、鍺）和第二代半導(dǎo)體（如砷化鎵、銻化銦）材料相比，以氧化鋅（ZnO）、氮化鎵（GaN）、硫化鎘（CdS）、碳化硅（SiC）等為代表的第三代半導(dǎo)體材料禁帶寬度更寬，擊穿電場、熱導(dǎo)率、電子飽和速率以及抗輻射能力更高，因而近年來在高溫、高頻、抗輻射及大功率器件方面受到廣泛關(guān)注。ZnO、GaN等低維半導(dǎo)體納米材料具有優(yōu)異的機械性能，并且在較大外力作用下可以被制作為柔性器件，而且將壓電極化性能和半導(dǎo)體特性結(jié)合在一起的材料會帶來許多前所未有的性能。
論壇現(xiàn)場
近日，2023中關(guān)村論壇北京（國際）第三代半導(dǎo)體創(chuàng)新發(fā)展論壇在中關(guān)村*自主創(chuàng)新示范區(qū)展示中心舉辦。本次論壇由科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、北京市人民政府主辦，北京市科學(xué)技術(shù)委員會、中關(guān)村科技園區(qū)管理委員會，北京市經(jīng)濟和信息化局，北京市順義區(qū)人民政府，北京第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟共同承辦，得到了國際半導(dǎo)體照明聯(lián)盟、國際信息顯示學(xué)會、亞歐第三代半導(dǎo)體科技創(chuàng)新合作中心的大力支持。論壇立足“雙碳”目標(biāo)下第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的新形勢、新機遇，圍繞第三代半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢展望及對能源、交通、信息等領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展的支撐作用等展開交流，進一步構(gòu)建開放創(chuàng)新平臺，共建全球產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)圈，助力北京國際科技創(chuàng)新中心建設(shè)。
論壇主題報告環(huán)節(jié)，中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所所長、中國科學(xué)院外籍院士、歐洲科學(xué)院院士王中林分享了第三代半導(dǎo)體的壓電電子學(xué)與壓電光電子學(xué)的狀況與研究進展。
第三代半導(dǎo)體大多是纖鋅礦結(jié)構(gòu)，在某些特定方向上缺乏對稱性，因而具有壓電效應(yīng)。該特性為柔性半導(dǎo)體電子器件和周圍環(huán)境或寄主（例如人體）中的機械應(yīng)力激勵信號之間主動自適應(yīng)式的交互起到很好的橋梁作用。傳統(tǒng)的壓電效應(yīng)主要存在于鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛類的鈣鈦礦材料中，但這類材料不具有半導(dǎo)體特性，因此限制了它們在電子學(xué)和光電子學(xué)器件中的應(yīng)用。而通過利用同時具有壓電和半導(dǎo)體特性的纖鋅礦第三代半導(dǎo)體材料，并耦合光電激發(fā)過程，可以衍生出一些更有趣的研究方向，比如壓電電子學(xué)、壓電光電子學(xué)和壓電光子學(xué)等。
資料顯示，用于壓電光電子學(xué)的材料應(yīng)該具備三種基本的性質(zhì)：壓電效應(yīng)、半導(dǎo)體特性以及光激發(fā)特性。典型的是具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)的材料，例如氧化鋅、氮化鎵和氮化銦。壓電效應(yīng)，光激發(fā)和半導(dǎo)體特性之間三者的耦合是壓電電子學(xué)（壓電效應(yīng)-半導(dǎo)體特性耦合），壓電光子學(xué)（壓電效應(yīng)-光子激發(fā)耦合），光電子學(xué)和壓電光電子學(xué)（壓電效應(yīng)-半導(dǎo)體特性-光激發(fā)耦合）的基礎(chǔ)。這些耦合效應(yīng)的核心是壓電材料中產(chǎn)生的壓電電勢。
壓電電子學(xué)，被美國Sandia*實驗室列入了在后場效應(yīng)三極管(FET)時代和量子電子學(xué)、 自旋電子學(xué)等平行的新生顛覆型技術(shù)。報告分享了壓電電子學(xué)與壓電光電子學(xué)的技術(shù)進展，并介紹了在LED、太陽能電池、光子探測器、傳感器、光催化、自旋傳輸?shù)确较虻膲弘姽怆娦?yīng)。
》》嘉賓簡介
王中林院士，中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所所長、中國科學(xué)院外籍院士、歐洲科學(xué)院院士。國際納米能源和納米自驅(qū)動系統(tǒng)的主要開創(chuàng)者和奠基人，是納米科技領(lǐng)域最具學(xué)術(shù)影響力的科學(xué)家之一。王院士近年來獲得10余項國際性獎項，如2015年9月獲得“湯森路透引文桂冠獎”，2018年7月獲得*能源和環(huán)境領(lǐng)域最高獎——埃尼獎（Eni Award），2019年6月獲得愛因斯坦*科學(xué)獎（Albert Einstein World Award of Science），后兩個獎項均為華人科學(xué)家*獲得。王院士是國際知名期刊Nano Energy的發(fā)刊主編和現(xiàn)任主編。王院士發(fā)起了兩個國際會議，即每年在北京舉辦的納米能源與納米系統(tǒng)國際會議（NENS）和每兩年在*范圍內(nèi)舉辦的納米發(fā)電機與壓電電子學(xué)國際會議（NGPT，2020年7月將于英國劍橋大學(xué)舉辦）。
備注：以上信息根據(jù)報告嘉賓現(xiàn)場速記資料整理，僅供參考！
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