韩拯


山西大学光电研究所,教授。
沈阳材料科学国研中心,兼聘研究员。
主要研究方向为新型纳米结构及其在低温下的电输运性能。

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研究经历介绍:





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单原子层沟道的鳍式场效应晶体管.

制备出以单层硫化钼半导体沟道的鳍式场效应晶体管,将FinFET的沟道材料宽度减小至单原子层极限的亚纳米尺度(0.6 nm),同时,获得了最小间距为50 nm的单原子层沟道鳍阵列。为后摩尔时代的场效应晶体管器件的发展提供了新方案。

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更容易实现量子自旋霍尔效应的graphene/STO体系.

通过STO低温下的巨大介电常数实现库伦屏蔽。当graphene靠近STO衬底时(相隔2-3层BN),1T磁场、100K温度便能观测到量子自旋霍尔态。相比过去数十特斯拉下的QSHE,该体系更利于进一步开发超导-QSHE耦合等新奇物理现象。

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门电压可调的巨各项异性导电特性.

二维极限下的GaTe半导体层状材料,能够在静电场调控下实现x和y方向电导率3个数量级的调控。采用全范德华方式,构建了石墨烯浮栅,演示了方向性存储原型器件:一次门电压写入,可以沿x和y方向读取两组数据。

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二维铁磁半导体中自旋与电荷的双极可调.

研究发现少数层Cr2Ge2Te6是目前已知的首个拥有内禀自旋和电荷态密度双重双极可调特性的二维本征铁磁半导体材料。证实了基于二维范德华铁磁体的自旋场效应器件的可行性,有助于促进其他二维铁性材料与器件的研究。

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门电压调制的二维超导点阵.

当超导纳米颗粒的网络被耦合于例如石墨烯等载流子浓度可调的二维电子气,在一定的低温下,体系能够达到尺寸不受限制的全局超导。并且,该超导转变在零温极限下可以通过门电压的调制来实现“超导-绝缘体”,或者“超导-金属”量子相变。

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基于单个纳米胶囊的场效应管.

当纳米胶囊,尤其是具备壳核结构的纳米胶囊,被源电极和漏电极连接的时候,由于其小尺寸效应,电子和自旋将被局域在离散的能级上,从而在低温下显示有趣的电输运性能。

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二维材料的生长.

化学气相沉淀法生长二维材料无疑是近几年材料领域的热点。由于门电压可调性,超高迁移率,以及可能存在的带隙。诸多新兴二维材料在未来半导体工业届有着诱人的应用前景。研究发现,通过一种脉冲方法,多层析出的石墨烯杂质可以被完全可控过滤,从而实现可量化生产的绝对单层石墨烯。该方法理论上可以用来生长任意单层二维材料。

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少数层碲化钨的磁电阻.

非饱和巨磁电阻在块体碲化钨中的发现引起广泛关注,该材料还是观测外尔费米子的良好体系。有研究称该材料6层以下是本征绝缘体,我们发现3层WTe2仍是金属性,但其导电性极易受环境影响,经过再入绝缘态的中间态后,最终退化为绝缘态。此外,少数层WTe2磁电阻较块体弱的多,退化后呈现弱反局域化特性。

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超高迁移率pn结界面的电子负折射.

弹道输运的石墨烯-氮化硼二维材料平面异质结中,通过石墨门电压实现原子尺度平整的pn结。该体系符合了Veselago透镜的特征,即入射电子不经过任何散射到达pn结界面,并实现了电子负折射,为实现新的电子开关创造了基础。该成果被Physics World杂志评为2016年度物理学十大突破之一。

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二维半导体晶体中的场致可调二极管.

采用倒置方法制备范徳华异质结,将高质量的隧穿绝缘体插层电极和半导体二维原子晶体。实现了门电压可调的,从‘pn’到‘Off’到‘np’再到‘fullpass’的,多工作态二极管。该体系首次实现了全固态低工作电压的双极硫化钼场效应管,有可能成为二维原子晶体在CMOS类集成电路应用发展的新途径。

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