晶圆级二维材料的设计与智能制造
基于团队前期开发的高迁移率铋基二维半导体Bi2O2Se(Nature Nanotech. 2017)、超平整氮化硼介电层(Nature Mater. 2024)及电子级石墨烯单晶晶圆(Sci. Bull. 2019)等制备技术,发展晶圆级二维材料的智能化制造方法与装备,实现在工业衬底上新型二维电子材料的可控、批量制备,为后摩尔时代新器件及应用开发奠定材料基础。
彭海琳,北京大学博雅特聘教授,新基石研究员,国家杰青,教育部长江学者,万人领军,中国化学会会士。主要从事面向芯片的二维材料物理化学研究,致力于发展“后摩尔时代”二维电子材料(石墨烯、铋基二维材料等)与新型器件。已发表论文300余篇(含 Science 和 Nature 及子刊40余篇),撰写中文专著3部,授权专利70余项,冷冻电镜载网及成像等部分成果已经推广应用。主持基金委卓越研究群体项目(B类),担任国家重点研发计划首席科学家,承担科技委重大专项;曾获教育部自然科学一等奖、教育部青年科学奖、Small Young Innovator Award、国家自然科学二等奖、科学探索奖、民珠学者奖等荣誉。现任北京大学化学与分子工程学院院长、北京大学纳米科技中心主任、国家纳米科学中心副主任(兼)、北京分子科学国家研究中心副主任。
基于团队前期开发的高迁移率铋基二维半导体Bi2O2Se(Nature Nanotech. 2017)、超平整氮化硼介电层(Nature Mater. 2024)及电子级石墨烯单晶晶圆(Sci. Bull. 2019)等制备技术,发展晶圆级二维材料的智能化制造方法与装备,实现在工业衬底上新型二维电子材料的可控、批量制备,为后摩尔时代新器件及应用开发奠定材料基础。
依托团队在低维材料表界面结构物性表征、量子调控与拓扑电子/声子探测(Nature Mater. 2010; Nature Chem. 2012; Nature Nanotech. 2024; PRL 2023—2026)方面的研究积累,开发表界面结构、电子与声子等的新型探测方法,开展多物理场(力、电、光、热等)下低维材料表界面原子结构的原位动态表征,研究表界面结构与物性的构效关系以及新奇量子效应,实现表界面电子结构调控与异质界面热管理。
基于前期发展的石墨烯电镜载网技术及冷冻电镜成像基础(Adv. Mater. 2017; Nature Methods 2023;Nature Commun. 2025),拟攻克冷冻电镜载网中蛋白大分子、光刻胶聚合物的界面取向吸附及电子辐照稳定性等难题,解析小蛋白和光刻胶分子的高分辨三维结构及界面行为,并推动新型冷冻电镜载网的国产化替代。
利用团队在铋基二维半导体与高κ栅介质集成(Nature Mater. 2023;Nature Electron. 2020;Nature Electron. 2022)及其高性能二维鳍式晶体管、二维环栅晶体管(Nature 2023;Naure Mater. 2025)等方面的技术积累,发展晶圆级三维异质集成方法,融合多种低维功能材料(存储、计算、热管理、隔离层等),实现高能效三维异质集成器件的构筑与性能调控。
立足最新发现的铋基二维铁电氧化物及其超低电压、高耐久二维铁电晶体管技术(Science 2026),探索和发现适用于存算一体架构的高能效新材料体系,突破低维存算一体材料的可控制备与界面调控方法,设计并开发面向边缘智能的低维存算一体芯片与系统,并探索其性能极限与能效边界。
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