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吴燕庆

作者: 时间:2017-03-08 点击数:

姓 名:吴燕庆

职称:教授(双聘青年千人)

专业方向:微电子学系

个人简介:

办公地址:华中科技大学东校区强磁场中心

E-mail:yqwu@mail.hust.edu.cn

联系电话:027-87792334-8118

教育背景

2001. 09 ~ 2005. 07 复旦大学 微电子学系理学学士

2005. 08 ~ 2009. 12 美国普度大学电子与计算机工程系博士

专业方向、研究成果

华中科技大学教授,博导。长期从事半导体微纳电子器件与电路设计与制备,电学测量,微波测量与光电测量。在化合物半导体砷化镓,氮化镓及碳化硅,以及新材料石墨烯,二硫化钼等研究领域有广泛经验。曾经在国际知名期刊Nature, Science, Nature Nanotechnology, Nano Letters, ACS Nano, Proceedings of the IEEE,IEEE Electron Device Letter,国际顶级电子器件会议IEDM以及器件研究会议DRC等共发表50 多篇文章,包括第一作者Nature一篇与IEDM四篇。过去五年中文章被引用超过2500 次。在化合物半导体及石墨烯晶体管工作被包括Nature、Chemical & Engineering New、IEEE Spectrum 和Science Daily 等报道。曾获2007年国际半导体器件研讨会最佳学生报告奖,2009年度IBM全球博士生英才奖。2012年IBM专利申请发明成果奖。被邀在2010年美国材料学会春季会议, 2010年美国电化学会会议, 2010年国际磷化铟及相关材料国际会议,2011年材料学会春季会议,2012年日本半导体年会,2013年第八届中国功能材料及其应用学术会议,中国物理学会2013年秋季学术会议, 2013年纳米、表面和Graphene科学与技术全国会议,2014年第十二届固态和集成电路技术国际会议,以及2014年第一届国际层状材料学术会议上作特邀报告。已受理或授权美国专利4项。2012年入选第二批中组部"青年千人计划",湖北省特聘专家。

作为第一作者,2013年被IEEE重要刊物Proceedings of the IEEE邀请写关于石墨烯器件与电路方面的综述文章。2011年发表在Nature期刊上的石墨烯高频晶体管文章被Nature选为当期News and Views热点评论文章。发表后两年内他引已超过100余次。2009年发表的世界首个铟镓砷三维鳍型晶体管(FinFET)的文章被大会列为8个Conference Highlight之一并受到广泛关注(该年IEDM共收录文章200余篇)。该工作引领了Intel公司在三五族器件上的研究方向。所完成的项目在国际媒体上受到了广泛的关注。最快石墨烯射频晶体管的工作被包括美国化学学会Chemical & Engineering New、IEEE Spectrum 和Science Daily的多家网络媒体报道;关于世界第一个InGaAs基三维鳍型晶体管(FinFET)引起很大关注,被IEEE Spectrum、半导体业界著名刊物Semiconductor Today以及主流科学网站Science Daily等业界媒体多次专题报道;关于InP基MOSFET的成果被化合物半导体业界主流刊物《Compound Semiconductors》在2007年9月进行专题报道。参与完成的项目石墨烯集成电路被包括纽约时报、华盛顿邮报、福克斯新闻和美国全国广播公司等广大主流媒体报道。

成为多家国际期刊的长期审稿人,其中包括Nano Letters、ACS Nano、Applied Physics Letters、Journal of Applied Physics、IEEE Electron Device Letters、IEEE Transactions on Electron Devices、Journal of Electronic Materials、以及Electrochemical and Solid-State Letters次。

工作经历1:2005.08-2009.12, 普度大学研究助理 (Research assistant)

研究结果:

(1),系统的研究了化合物半导体场效应管中半导体材料与栅氧化层的界面工程,从而首次验证了基于氮化镓,磷化铟以及砷化镓的高k材料耗尽型与表面反型器件(2006-2008 APL文章系列),并在碳化硅基及硅基氮化镓材料上验证了器件性能对比。在能带设计,材料选择,工艺创新方面作出了一系列的工作。

(2)与设在波士顿的公司Amberwave合作,首次开发了使用凹槽吸收工艺(Aspect ratio trapping)生长的硅基砷化镓器件并得到了良好的器件输出特性及迁移率特性(2008 APL文章)。目前使用该工艺进行三五族器件进行研发的主流半导体业公司包括台积电,欧洲微电子中心IMEC以及Intel。

(3),率先实现化合物半导体深亚微米半导体器件(IEDM 2009文章一)。之前学术界关于化合物半导体MOS晶体管器件的研究多在微米级以上,且很少使用和硅CMOS相匹配的工艺流程,所制作的器件大都是少量器件。本工作首次系统地验证了深亚微米化合物半导体器件,完成的样品拥有一系列完整的沟长阵列以及不同厚度的栅介质层。从而首次系统地分析和总结了化合物半导体在沟长尺寸缩小效应中开启特性和关断特性的变化趋势,提供了和硅CMOS相比较的统计数据。

(4),研制了世界上首个化合物半导体三维鳍型晶体管FinFET (IEDM 2009文章二)。本工作使用电子束光刻和高密度等离子体刻蚀,利用自上而下的办法(Top-down)制备了一系列纳米尺寸的鳍型晶体管,鳍宽最小尺寸达到40nm。这项开创性的工作使得化合物半导体在沟长极小时的短沟道效应得到了良好的抑制,关断特性各种指标提升了2倍以上。这项工作引发了广泛的关注,Intel公司在之后的两年连续在IEDM上发表跟进研究文章,并都着重引用了本项工作且进行性能对比。

工作经历2:2010-2012,IBM沃森研究中心,纽约IBM研究总部,博士后,后转为研究员(Research staff member)

研究结果:

(5),开创并不断刷新世界上大面积石墨烯射频电路的最高截止频率的记录(IEDM2010, IEDM2011,Nano Letters2012)。在过去两年中连续成功地制作和证明了世界上尺寸最小、速度最快的大面积石墨烯晶体管。在基于碳化硅衬底的外延石墨烯以及基于铜片衬底的CVD石墨烯上同时研制出石墨烯高频晶体管阵列。这些数据具备完整的器件参数包括截止频率,最高振荡频率等,并且利用各种等效电路模型对实验数据进行参数提取和分析,首次为研究界提供了良好的参考对象和统计规律。

(6),对石墨烯晶体管进行了低温高频特性测量(Nature2011)。本工作是首次对石墨烯晶体管的高频特性进行室温以下的测量,并且得到了在极低温下(4.3K)的石墨烯晶体管高频特性。制作了目前仍然是最小的石墨烯晶体管器件,沟长最小达到40nm。这些数据都显示了石墨烯晶体管在将来的各种实际应用中,尤其在极端条件和特殊场合下的广泛应用前景。纳米尺寸石墨烯的良好频率响应也显示了石墨烯在将来高密度超小型模拟器件中的发展潜力。

(7),实现了石墨烯最高电流增益,电压增益和功率增益以及首个石墨烯集成电压放大器(Nano Letter 2012文章二)。本工作首次系统地研究和对比了各种栅氧化物对石墨烯高频特性的影响,并且在常用的电流增益研究外,系统地研究了电压增益和功率增益这两个之前研究中大部分缺失,但在实际放大器应用中更为重要的两个参数。探索了通过器件结构优化来达到真正输出放大的途径。

(9),实现了首个三端石墨烯负微分电阻器件(ACS Nano 2012)。本工作首次实现并解释了一个新颖的负微分电阻现象。与之前在三五族器件由于能谷跃迁及谐振隧道器件的工作原理和物理意义不同的是,在这个石墨烯三端器件中出现的负微分电阻现象来自于石墨烯本身独特的双极型效应(ambipolar)。在各个相关特性包括电子迁移率,本征残留掺杂浓度,栅电容和输出电导满足特定关系的时候,石墨烯晶体管就可以表现出这种奇特的物理现象。本工作使用的分析模型很好的解释了这个现象,为将来可能在太赫兹器件上的应用打下了理论和实验基础。

工作经历3:2012至今,华中科技大学, 教授,“青年千人计划”,湖北省特聘专家

研究内容及方向:

研究方向:

基于新型二维材料如石墨烯,二硫化钼的逻辑器件与模拟器件及电路, 基于宽禁带半导体如氮化镓,碳化硅的电力电子器件及电路.

荣誉与称号

曾获2007年国际半导体器件研讨会最佳学生报告奖,2009年度IBM全球博士生英才奖。2012年IBM专利申请发明成果奖。2012年入选第二批中组部"青年千人计划",湖北省特聘专家。2013年IBM Research Pat Goldberg Memorial Best Paper Award in Computer Science, Electrical Engineering and Math.

代表性科研论文:

1. Wu, Y.Q.,Farmer, D.B. et al., “Graphene Electronics: Materials, Devices, and Circuits”, Proceedings of the IEEE (Invited), doi: 10.1109/JPROC.2013.2260311, 2013

2. Yan, H.G., Low, T., Zhu. W.,Wu Y.Q., et al., “Damping pathways of mid-infrared plasmons in graphene nanostructures”, Nature Photonics, doi:10.1038/nphoton.2013.57, 2013

3. Liu, G.,Wu, Y.Q. et al., “Epitaxial Graphene Nanoribbon Array Fabrication Using BCP-Assisted Nanolithography”, ACS Nano, 6 (8), pp 6786–6792, 2012

4. Wu, Y.Q., Jenkins, K. A. et al., “State-of-the-art graphene high frequency electronics” , Nano Lett., 12 (6), pp 3062–3067, 2012

5. Yan, H., Li, X., Chandra, B., Tulevski, G.,Wu, Y.Q, et al., “Tunable infrared plasmonic devices using graphene/insulator stacks”, Nature Nanotechnology, 7, 330–334, 2012

6. Wu, Y.Q.,* Perebeinos, V.* et al., “Quantum behavior of graphene transistors near the scaling limit” , Nano Lett., 12 (3), pp 1417–1423 2012

7. Wu, Y.Q.,* Farmer, D.B.* et al., “Three-Terminal Graphene Negative Differential Resistance Devices”, ACS Nano, 6 (3), pp 2610–2616 2012

8. Lin, Y.-M., Valdes-Garcia, A., Han, S.-J., Farmer, D. B., Meric, I., Sun, Y.,Wu, Y.Q. et al., “Wafer-scale Graphene Integrated Circuit ”, Science 332(6035), 1294-1297 (2011).

9. Wu, Y.Q., Lin, Y.-M. et al., “High-frequency, scaled graphene transistors on diamond-like carbon” , Nature 472 (7341) 74-78 April 7 2011

10. Xia FN, Perebeinos V, Lin, Y.-M.,Wu, Y.Q. et al., “The origins and limits of metal-graphene junction resistance”, Nature Nanotechnology (3) 179-184 March 2011

11. Wu, Y.Q., Farmer, D.B. et al., “Record High RF Performance for Epitaxial Graphene Transistors (Late News),”, 2011 International Electron Devices Meeting (IEDM 2011), Washington DC , December 5-7, 2011

12. Wu, Y.Q., Lin, Y.-M. et al., “RF Performance of Short Channel Graphene Field-Effect Transistor (Late News),”, 2010 International Electron Devices Meeting (IEDM 2010), San Francisco , December 6-8, 2010

13. Wu, Y.Q., and Ye, P.D. “Scaling of InGaAs MOSFETs into deep-submicron”, ECS Transactions, vol. 28,

no.5, pp 185-201, April 2010

14. Wu, Y.Q., Wang, R.S. et al., “First Experimental Demonstration of 100 nm Inversion-mode InGaAs FinFET through Damage-free Sidewall Etching”, 2009 International Electron Devices Meeting (IEDM 2009): Page 331-334, December 7-9, 2009

15. Wu, Y.Q., Xu, M. et al., “High-Performance Deep-Submicron Inversion-Mode InGaAs MOSFETs with Maximum Gm Exceeding 1.1 mS/µm:New HBr Pretreatment and Channel Engineering”, 2009 International Electron Devices Meeting (IEDM 2009): Page 323-326, December 7-9, 2009

16. Wu, Y.Q., Wang, W.K. et al., “0.8-V Supply Voltage Deep-Submicron Inversion-Mode In0.75Ga0.25As MOSFET” , IEEE Electron Device Letters 30 (7): 700-702 July 2009

17. Wu, Y.Q., Xu, M. et al., “Atomic-Layer-Deposited Al2O3/GaAs Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect Transistor on Si substrates using Aspect Ratio Trapping technique”, Applied Physics Letters 93 (24), No. 242106 December. 17, 2008

18. Varghese, D., Xuan, Y., Wu, Y.Q. et al., “Multi-Probe Interface Characterization of In0.65Ga0.35As/Al2O3 MOSFET”, 2008 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM 2008), San Francisco, CA., USA

19. Wu, Y.Q., Ye, P.D. et al., “Top-gated graphene field-effect-transistors formed by decomposition of SiC”, Applied Physics Letters 92 (9), No. 092102 March 3, 2008

20. Wu, Y.Q., Ye, P.D. et al., “Epitaxially grown graphene field-effect transistors with electron mobility exceeding 1500 cm2/Vs and hole mobility exceeding 3400 cm2/Vs”, International Semiconductor Device Research Symposium 2007 (ISDRS 2007) , College Park, MD., USA (Best Student Oral Presentation award)

21. Xuan, Y.,Wu, Y.Q., et al., “High Performance submicron inversion-type enhancement-Mode InGaAs MOSFETs with ALD Al2O3, HfO2 and HfAlO as gate dielectrics”, 2007 International Electron Devices Meeting (IEDM 2007), Washington, DC USA

22. Wu, Y.Q., Xuan, Y. et al., “Inversion-type enhancement-mode InP MOSFETs with ALD Al2O3, HfO2 and HfAlO nanolaminaes as high-k gate dielectrics”, Proceeding of 65th Device Research Conference (DRC 2007), Notre Dame, IN., USA, 2007

23. Wu, Y.Q., Xuan, Y. et al., “Enhancement-mode InP n-channel metal-oxide-semiconductor field-effect- transistors with atomic- layer-deposited Al2O3 dielectrics”, Applied Physics Letters 91 (2), No. 022108 July 11 2007

24. Wu, Y.Q., Shen, T. et al., “Photo-assisted capacitance-voltage characterization of high-quality atomic-layer deposited Al2O3/GaN MOS structures” Applied Physics Letters 90 (14), No. 143504 April 2 2007

25. Wu, Y.Q., Lin, H.C. et al., “Current transport and maximum dielectric strength of atomic-layer-deposited ultrathin Al2O3 on GaAs”, Applied Physics Letters 90 (7), No. 072105 FEB 2007

26. Wu, Y.Q., Ye, P.D. et al., “GaN metal-oxide-semiconductor field-effect-transistor with atomic layer deposited Al2O3 as gate dielectric”, Materials Science and Engineering B 135 (3): 282-284 DEC 15 2006

美国发明专利

? InP-Based Transistor Fabrication, US 20090042344 (已授权)

? Graphene Devices and Semiconductor Field Effect Transistors in 3D Hybrid Integrated Circuits, US 2012/0181510 A1 (已授理)

? Graphene Pressure Sensors, US 13/445029 (已申请)

? Circuit including a Negative Differential Resistance (NDR) Device having a Graphene Channel, and Method of Operating the Circuit, US 13/418066 (已申请)

媒体报道

? Chemical & Engineering News: “New Route To Graphene Devices” by Mitch Jacoby, Apr. 11, 2011

? Nature: “Industry-compatible graphene transistors” by Frank Schwierz, Apr. 7, 2011

? IEEE Spectrum : “First Gallium-Based FinFETs” by Anne-Marie Corley, Nov. 2009

? Semiconductor Today:“First InGaAs FinFETs suppress short-channel effect”,by Mike Cooke, Dec.2009

? Electronic Products: “New finFETs promise smaller,faster chips”, by Christina D’Airo, Dec. 2009

? National Science Foundation (NSF) news: “New 'FinFETS' Promising for Smaller Transistors, More Powerful Chips”, Nov. 2009

? EE Times: “IEDM offers most recent research nuggets”by Nicolas Mokhoff, Oct. 2009

? Compound Semiconductor: “Atomic deposition promises InP logic”, Sep. 2007

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