2008-09至2013-06,北京大学,微电子学与固体电子学,博士
2004-09至2008-06,吉林大学,微电子学与固体电子学,学士
博士后工作经历:
2013-10至2016-10,东京大学
科研与学术工作经历:
2022-10至今,中国科学院金属研究所,先进炭材料研究部,研究员
2021-01至2022-09,中国科学院金属研究所,先进炭材料研究部,项目研究员
2016-11至2020-12,中国科学院金属研究所,先进炭材料研究部,副研究员
混合维度电子器件
围绕“混合维度电子器件”,利用不同维度的体材料和纳米材料形成混合维度异质结构,构筑新型半导体器件,实现器件性能和功能的提升。作为负责人承担了国家自然科学基金青年科学基金、面上、国家部委、中国科学院项目等10余项项目;以第一或通讯作者在NatureCommunications(2篇)、NationalScienceReview、AdvancedMaterials、MaterialsToday、Small和IEEEEDL和TED等器件领域权威期刊和国际会议发表论文30余篇,在国内外会议做受邀报告10余次,申请发明专利7项;获得了金属所人才引进计划、优秀青年学者奖、以及中科院首批特聘研究岗位等人才计划和学术奖励。
1.新结构混合维度肖特基结型高速晶体管
图1.硅-石墨烯-锗晶体管(NatureCommun.,10,4873,2019)
2.新原理混合维度异质结型光电探测器
由于具有原子级厚度及独特的能带结构,二维半导体材料在光电探测器件领域展现出独特的优势,这里的挑战是既需要提高器件的探测度等性能、又需要实现器件的新功能、还需要发展工艺制备探测器阵列。为此,我们一方面采用混合维度,使用体材料和二维材料进行能带匹配;另一方面,采用异质结,提出双异质结和截止-整流转换等新光栅原理,提升器件性能和功能。基于此,我们构筑了双异质结晶体管和光控二极管等新原理器件,并制备了1024像素探测器阵列。
图2.双异质结光电探测器(NatureCommun.,12,4094,2021)
除了提高器件性能,我们还实现了新功能。以往的探测器在光照后仅能实现从整流态向开态、或从截止态向开态的转变,而不能从截止态转向整流态,这严重的限制了光电系统性能。我们的光控二极管填补了这一空白,它将整流结插在两个肖特基结之间构成沟道,使用体材料作为光栅层与二维材料形成混合维度异质结,通过体材料捕获光生载流子来控制肖特基结的开关,进而显现或抑制沟道中整流结的特性,实现了器件在光照后由截止态转向整流态的新信号行为。使用该器件作为像素单元,我们展示了无需选通器的光电存储阵列,为未来实现高集成度阵列提供了基本器件(图3)(Natl.Sci.Rev.,9,nwac088,2022)。
图3.光控二极管(Natl.Sci.Rev.,9,nwac088,2022)
进一步,为了制备多像素探测器阵列,需要提升材料面积并开发相应工艺,为此,我们采用了可旋涂的二维材料溶液并开发了集成工艺,实现了4英寸、具有微米精度图案化的二维材料薄膜,并构筑了具有1024像素的二维/硅异质结探测器阵列(图4)(Adv.Mater.,34,2201298,2022)。该工作被MaterialsToday和Small等评述论文引用,充分肯定了我们在开发与硅工艺兼容的、晶圆级二维材料薄膜加工工艺等方面的贡献。
图4.二维-硅光电探测器阵列(Adv.Mater.,34,2201298,2022)
3.新材料混合维度堆叠型接触器件
图5.堆叠型接触器件(Small,2201840,2022)
在前期锗基器件研究基础上(IEEEEDL37,847,2016;IEEEEDL38,716,2017),我们通过直接在四英寸锗衬底上外延石墨烯,构筑了金属-石墨烯-锗接触器件,使用晶圆级二维材料插层减弱了费米能级钉扎,显著降低了铝-锗肖特基势垒高度(图5a,b)(Nanotechnology,33,345204,2022)。进一步,我们构筑了金属-碳管薄膜-锗接触器件,网状导电的碳管薄膜既减弱了金属诱导间隙态效应又没有引入大电阻,获得了金属和轻掺杂n型锗之间最小的接触电阻,为锗基器件提供了一种常温、晶圆级欧姆接触工艺(图5c,d)(Small,2201840,2022)。国内外学者在各类综述论文中指出了我们的锗基器件技术在平面结和异质结性能等方面相对于传统技术具有明显优势,为锗基电子器件发展做出了贡献。
综上所述,我们聚焦于混合维度电子器件研究,制备了肖特基结型高速晶体管、异质结型光电探测器和堆叠型欧姆接触器件,提升了器件性能并实现了新型功能,这些研究成果为器件研究提供了基于混合维度材料的创新性研究思路。
(2)刘驰;中国科学院首批特聘研究岗位,2022
(3)刘驰;中国科学院金属研究所2019年度“优秀青年学者奖”,2020
(4)刘驰;中国科学院金属研究所人才引进计划,2016
(1)ChiLiu#;WeiMa#;MaolinChen;WencaiRen;DongmingSun*;AVerticalSilicon-Graphene-GermaniumTransistor,NatureCommunications,2019,10(4873):1-7.
(2)ShunFeng#;ChiLiu#;QianbingZhu;XinSu;WangwangQian;YunSun;ChengxuWang;BoLi;MaolinChen;LongChen;WeiChen;LiliZhang;ChaoZhen;FeijiuWang;WencaiRen;LichangYin*;XiaomuWang*;HuimingCheng*;DongmingSun*;AnUltrasensitiveMolybdenum-BasedDouble-HeterojunctionPhototransistor,NatureCommunications,2021,12(4094):1-8.
(3)ShunFeng#;RuyueHan#;LiliZhang#;ChiLiu*;BoLi;HongleiZhu;QianbingZhu;WeiChen;HuimingCheng*;DongmingSun*;APhoton-ControlledDiodewithaNewSignalProcessingBehavior,NationalScienceReview,2022,9(nwac088):1-8.
(4)BoLi#;QianbingZhu#;CongCui#;ChiLiu*;ZuohuaWang;ShunFeng;YunSun;HongleiZhu;XinSu;YimingZhao;HongwangZhang;JianYao;SongQiu;QingwenLi;XiaomuWang*;XiaohuiWang*;HuimingCheng;DongmingSun*;PatterningofWafer-ScaleMXeneFilmsforHigh-PerformanceImageSensorArrays,AdvancedMaterials,2022,34(2201298):1-8.
(5)YuningWei;XiangangHu;JianweiZhang;BoTong;JinhongDu;ChangLiu;DongmingSun*;ChiLiu*;Fermi-LevelDepinninginMetal/GeJunctionsbyInsertingaCarbonNanotubeLayer,Small,2022,2201840:1-7.
近期获得专利
(1)刘驰;魏玉宁;王肖月;刘畅;孙东明;成会明;一种基于碳纳米管插入层实现金属/锗欧姆接触的平面二极管阵列及其制作方法,2022-5-9,中国,202210502263.7
(2)刘驰;蒋海燕;李波;孙东明;成会明;基于石墨烯插入层降低暗电流的高性能Au/Gr/Ge光电探测器及构筑方法,2022-4-2,中国,202210352014.4
(3)刘驰;魏玉宁;孙东明;成会明;一种基于碳纳米管插入层减弱金属/锗费米能级钉扎效应的异质结及其制作方法,2022-3-23,中国,202210295705.5
(4)刘驰;冯顺;韩如月;孙东明;成会明;一种光电器件光控二极管及其制作方法,2022-1-11,中国,202210028677.0
(5)刘驰;李波;朱钱兵;崔聪;王晓辉;孙东明;一种晶圆级MXene光电探测器阵列的构筑方法,2021-10-25,中国,202111242905.6
学术活动
(1)ChiLiu;Mixed-DimensionalHeterostructurePhotodetectorswithHighPerformanceandNewFunctions,The29thInternationalConferenceonAmorphousandNano-crystallineSemiconductors,ICANS29,Nanjing,China,2022-08-23至2022-08-26(邀请报告)
(2)ChiLiu;Mixed-Dimensional2D/3DPhotodetectorswithHighPerformanceandNewFunctions,4thIEEEInternationalFlexibleElectronicsTechnologyConference,IEEEIFETC,Qingdao,China,2022-08-21至2022-08-24(邀请报告)
(3)ChiLiu;InterfaceandSurfacePassivationofGermaniumJunctionsforHighSpeedFlexibleElectronics,2017InternationalConferenceonDisplayTechnology,ICDT2017,Fuzhou,China,2017-02-18至2017-02-20(邀请报告)
(4)刘驰;用于后摩尔时代的混合维度异质结构电子器件,吉林大学电子科学与工程学院,2022-03-19(邀请报告)
(5)刘驰;面向“扩展摩尔”应用的新型二维射频和光电器件,浙江大学微纳电子学院,2021-12-10(邀请报告)