实验室林元华团队合作运用人工智能为超微芯片电容设计高性能介电材料
面向AI算力先进封装、高速光通信、相控阵雷达T/R组件等高端应用场景，芯片电容作为关键无源器件，对核心介质材料提出兼具高介电常数（κ）、低介质损耗（tanδ）与近零介电温度系数（TCκ）的综合性能要求。介电常数决定器件容量密度，介质损耗体现能量耗散程度，介电温度系数表征电容的温度稳定性。三项性能协同，是实现先进芯片电容微型化与高性能化的关键基础。然而，高介电极化往往易伴随更显著的温漂与损耗升高；如何从材...
实验室林元华团队合作运用人工智能为超微芯片电容设计高性能介电材料
面向AI算力先进封装、高速光通信、相控阵雷达T/R组件等高端应用场景，芯片电容作为关键无源器件，对核心介质材料提出兼具高介电常数（κ）、低介质损耗（tanδ）与近零介电温度系数（TCκ）的综合性能要求。介电常数决定器件容量密度，介质损耗体现能量耗散程度，介电温度系数表征电容的温度稳定性。三项性能协同，是实现先进芯片电容微型化与高性能化的关键基础。然而，高介电极化往往易伴随更显著的温漂与损耗升高；如何从材...实验室李敬锋团队合作揭示基于极化子-缺陷复合体的超高压电性机制
压电材料具有机械能与电能之间可逆转换的特性，在微机电系统（MEMS）、高精度驱动器、超声换能器等关键领域具有广泛应用价值。传统铁电型压电材料虽响应速度快，但其压电应变系数提升面临本征物理限制；而基于氧空位等离子型缺陷调控的策略虽可显著增强应变输出，却受限于离子迁移动力学，导致响应速率下降。因此，探索高性能压电材料体系与新型压电机制，协同突破应变幅度与响应速度之间的固有权衡关系（trade-off），已成为当...实验室林元华团队与合作者在微波介质陶瓷方面取得研究新进展
微波介质陶瓷是支撑5G、6G通信天线、谐振器、滤波器等核心射频器件迭代升级的关键基础材料，其综合性能直接决定高端通信设备的服役效能。该材料的核心性能由三大关键参数共同界定：相对介电常数（εr）主导器件小型化集成能力，品质因数（Q×f）决定信号传输损耗水平，谐振频率温度系数（τf）表征器件高温工作稳定性。长期以来，三大核心参数存在制衡关系，难以实现同步优化，成为制约高性能微波通信器件技术突破的核心瓶颈。近...实验室刘锴团队在二维非范德华氧化物的可控合成与电子学器件研究中取得进展
以石墨烯、二硫化钼（MoS2）等为代表的范德华二维材料，凭借原子级厚度和优异的电学性能，有望为晶体管进一步微缩和集成电路性能提升提供新的材料基础。然而，目前可稳定制备并用于器件集成的范德华材料种类仍较有限，制约了二维材料体系及其功能应用的进一步拓展。相比之下，二维非范德华金属氧化物，尤其是多组分氧化物，具有多铁性、宽范围可调的能带结构和强层间耦合等丰富物性，有望显著扩展二维材料库及其应用边界。但由...实验室林红团队合作在钙钛矿太阳能电池研究领域取得新进展
金属卤化物钙钛矿因其优异的光电性能和溶液加工特性，已成为新一代光伏技术的重要候选材料。然而，钙钛矿薄膜与电子传输层之间的埋底界面容易积累残余拉应力。在紫外光持续照射下，应力与缺陷会相互促进，引发晶格畸变、杂相生成和界面退化，进而影响器件的光电转换效率与使用寿命。传统界面修饰材料通常只能提供静态的缺陷钝化和结构保护，难以适应器件运行过程中不断变化的光、热和机械环境。因此，如何构建一个能够主动响应...实验室易迪、南策文团队在纤锌矿铁电体准范德华外延研究中取得新进展
随着非易失存储器、存内计算、电光调制器和微机电系统等领域的快速发展，铁电薄膜材料受到广泛关注。其中，纤锌矿型铝钪氮（AlScN）因其饱和极化强度、高居里温度以及与CMOS工艺的良好兼容性，被视为下一代铁电器件的有力候选材料。然而，AlScN薄膜的高质量生长通常依赖与衬底之间的晶格匹配和化学键合，传统方法普遍面临衬底受限、结晶质量-生长温度难以兼顾、难以剥离获得自支撑薄膜等瓶颈，制约了其在异质集成和柔性电子中的...实验室刘锴、集成电路学院唐建石在低功耗高温突触晶体管领域研究中取得新进展
近日，清华大学新型陶瓷材料全国重点实验室刘锴教授联合集成电路学院唐建石副教授，提出了一种全二维高温离子栅控突触晶体管（All-2D high-temperature ion-gating synaptic transistor, A2D-HTIGST），将离子栅控层CuInP2S6、电子阻挡层h-BN与WS2沟道相结合，利用高温下电场驱动Cu+离子的层间迁移行为引发的离子栅控效应，实现了高开关比、大滞回窗口以及优异的突触可塑性。该器件在200℃下单脉冲能耗低至3飞焦，并可用于高温...实验室马静团队在铁电向列相液晶非线性光学研究中取得进展
非线性光学效应在电光技术、光子学、生物医学成像等领域具有重要应用价值。其中，二次谐波产生（second-harmonic generation, SHG）是典型的二阶非线性光学过程，也是激光倍频、光电调制和集成光子器件的重要物理基础。传统非线性光学器件主要依赖铌酸锂（LiNbO3）、磷酸二氢钾（KDP）等块体晶体材料，但其器件尺寸较大，难以进一步满足高度集成化光子器件的发展需求。低维材料虽然具有结构可调等优势，但原子级厚度限制了光与...实验室李千课题组合作在晶圆级钛酸钡薄膜外延制造领域取得进展
面向共封装光学（CPO）、3.2T光模块等新一代人工智能算力光互连应用，传统硅光调制器受限于载流子色散机制固有的吸收损耗与模拟带宽瓶颈，性能提升空间日趋收窄；薄膜铌酸锂调制器虽受业界广泛关注，但其材料本征电光系数相对有限，在器件微型化与低电压驱动方面仍存挑战。钛酸钡（BaTiO3，BTO）因具有优异的线性电光效应，被视为极具潜力的新一代集成光子材料，有望为硅光平台赋予超低功耗、高集成度的电光调制能力。然而，采...刘锴团队在全固态铁电梯度掺杂可重构器件方面取得新进展
近日，清华大学新型陶瓷材料全国重点实验室刘锴教授团队提出了一种全固态铁电梯度掺杂（Ferroelectric-Graded-Doping, FeGD）策略，将铁电层P（VDF-TrFE）与二维双极性半导体MoTe2沟道结合，利用有效栅压调节铁电极化的梯度分布，在简单的单栅极器件结构中实现了非易失存储、人工突触和存内逻辑等12种可重构功能，为后摩尔时代高集成、多功能、低复杂度可重构电子器件提供了新的实现路径。随着集成电路特征尺寸的持续微缩，传统...
