?與第一代半導體（如硅、鍺）和第二代半導體（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體材料禁帶寬度更寬，擊穿電場、熱導率、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體特性結(jié)合在一起的材料會帶來許多前所未有的性能。
5月28日，2023中關(guān)村論壇北京（國際）第三代半導體創(chuàng)新發(fā)展論壇在中關(guān)村國家自主創(chuàng)新示范區(qū)展示中心舉辦。本次論壇由科學技術(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，得到了國際半導體照明聯(lián)盟、國際信息顯示學會、亞歐第三代半導體科技創(chuàng)新合作中心的大力支持。論壇立足“雙碳”目標下第三代半導體產(chǎn)業(yè)的新形勢、新機遇，圍繞第三代半導體技術(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、中國科學院外籍院士、歐洲科學院院士王中林分享了第三代半導體的壓電電子學與壓電光電子學的狀況與研究進展。
第三代半導體大多是纖鋅礦結(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體特性，因此限制了它們在電子學和光電子學器件中的應(yīng)用。而通過利用同時具有壓電和半導體特性的纖鋅礦第三代半導體材料，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、壓電光電子學和壓電光子學等。
資料顯示，用于壓電光電子學的材料應(yīng)該具備三種基本的性質(zhì)：壓電效應(yīng)、半導體特性以及光激發(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)和半導體特性之間三者的耦合是壓電電子學（壓電效應(yīng)-半導體特性耦合），壓電光子學（壓電效應(yīng)-光子激發(fā)耦合），光電子學和壓電光電子學（壓電效應(yīng)-半導體特性-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，被美國Sandia國家實驗室列入了在后場效應(yīng)三極管(FET)時代和量子電子學、 自旋電子學等平行的新生顛覆型技術(shù)。報告分享了壓電電子學與壓電光電子學的技術(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、中國科學院外籍院士、歐洲科學院院士。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)域最具學術(shù)影響力的科學家之一。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月獲得世界能源和環(huán)境領(lǐng)域最高獎——埃尼獎（Eni Award），2019年6月獲得愛因斯坦世界科學獎（Albert Einstein World Award of Science），后兩個獎項均為華人科學家首次獲得。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）和每兩年在世界范圍內(nèi)舉辦的納米發(fā)電機與壓電電子學國際會議（NGPT，2020年7月將于英國劍橋大學舉辦）。
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