综述文章

• 高速超导纳米线单光子探测器研究进展

  陈敬学;李浩;

  超导纳米线单光子探测器（SNSPD）是一种新型单光子探测器，相较于传统的单光子探测器，其具有高探测效率、低暗计数、高计数率、低时间抖动等优势，近年来在量子信息、激光雷达等领域大放异彩。随着技术的发展，量子通信、深空通信等应用对SNSPD的响应速度（即计数率）提出了更高的要求。本文首先介绍超导纳米线单光子探测器的基本原理，随后着重描述近年来高速SNSPD的研究进展，包括限制探测器计数率的因素及提升SNSPD计数率的方法，最后对高速SNSPD的未来发展趋势进行了展望。

  2025年01期 v.31 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 988K]
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• 原子吸收光谱在线束流监控技术在分子束外延中的应用及研究进展

  张庆凌云;陈意桥;

  本文在简要回顾原子吸收光谱技术发展历史的基础上，总结概括了应用于分子束外延中束流原位实时监控的原子吸收光谱系统结构，并对搭建该系统所需关键部件的选型和参数进行了综述。同时，本文还归纳了原子吸收光谱的背景参比方法、误差来源以及漂移校正的方法，分析了原子吸收光谱技术在分子束外延系统中实时在线和多元素监测的优势，并回顾了其应用发展过程。在此基础上，本文提出了一个分子束外延中原子吸收光谱技术的改良方案，并讨论了该技术新的应用场景。

  2025年01期 v.31 11-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 965K]
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• 尖晶石型高熵氧化物的研究进展

  王悦;郑丛;刘世民;

  作为近几年发展起来的新型氧化物体系，尖晶石型高熵氧化物具有两个不同的Wyckoff位点，允许三价和二价阳离子同时存在，这一特点提升了材料在离子价态的可变范围，拓展了其性能的可调性。由于其具有组分可调性、稳定的单相结构和优异的热学、磁学、电学等性能，这类化合物受到国内外研究人员的关注，已被广泛用于电池、催化、储能等各领域。本文综述了尖晶石型高熵氧化物领域的最新研究进展，旨在分析并总结该领域的研究动态，特别是对其单相形成能力的影响因素、制备方法及其应用三个方面的进展进行了重点介绍。

  2025年01期 v.31 22-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1066K]
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研究论文

• SiO_2提升ITO/HfO_2/SiO_2/Ag忆阻器的开关比和稳定性

  徐辛;张宏;杨峰;张勇;

  导电细丝生长及其熔断的随机性一直是影响忆阻器开关比和稳定性的关键因素。本研究通过磁控溅射在ITO基底上制备了以HfO_2/SiO_2异质结为功能层的ITO/HfO_2/SiO_2/Ag忆阻器。与单层HfO_2忆阻器相比，开关比约提升10倍，最大开关比达到了50；并且稳定性也有了较大提升，在6 000 s+的时间内开关比保持在20以上。使用XPS对器件断面进行了分析，得到了器件断面的全谱图和O1s能级精细谱图。全谱图显示，SiO_2功能层中的Ag含量多于HfO_2功能层，O1s能谱图则表明氧空位含量较少。通过对器件的I-V曲线进行导电机理拟合分析，发现器件在正电压区主要为欧姆导电机制，在负电压区则符合空间电荷限制电流机制。在此基础上，建立了一种倒锥型导电细丝模型来解释器件的复位/设置记忆行为。通过改变溅射时间来改变SiO_2层的厚度，将不同溅射时间的I-V特性曲线图作对比，确定了SiO_2的最佳溅射时间为10分钟。

  2025年01期 v.31 34-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1008K]
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• 大尺寸2M-WS_2柔性超导材料制备与物性研究

  方裕强;涂雪洋;刘以鑫;彭炜;牟刚;黄富强;

  柔性超导材料是超导量子电路和低温探测器件等应用场景中不可或缺的关键材料。本研究中，我们采用超声辅助液相剥离法制备了基于过渡金属二硫化物2M-WS_2的柔性超导材料，并对其超导电性以及弯曲后的超导表现进行了表征。结果表明，我们发展的制备方法可以制备长达30 cm以上的柔性超导窄线，其超导零电阻温度约为5.1 K，并且在弯曲情况下其超导性能基本不变。值得指出的是，这种制备方法具有工艺简单、扩展性强的显著优点。本研究为探索柔性超导材料的新型制备方法提供了有益借鉴。

  2025年01期 v.31 42-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 850K]
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• 柔性云母基底上高性能Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2铁电薄膜制备与性能研究

  沈家宁;

  铪基铁电薄膜与传统的互补金属氧化物半导体（CMOS）加工工艺兼容，且在超薄膜厚（低至1 nm）下仍具有良好的铁电性，用其制作的柔性铁电存储器将为柔性电子系统注入新的活力。然而，剩余极化强度不高且器件可靠性不佳是铪锆氧（HZO）基柔性铁电存储器普遍面临的问题。本研究在云母衬底上沉积了氧化铝缓冲层，制备了W/TiN/HZO/TiN/Al_2O_3/Mica结构的铁电存储器。该柔性铁电存储器表现出免“唤醒”特性，其二倍剩余极化强度高达44μC/cm~2，可耐受至少10~9次±3 MV/cm的反复写擦。在弯曲半径低至3 mm以及经历高达5 000次弯曲的情况下，器件的剩余极化强度、矫顽场均未衰减，体现出良好的弯曲可靠性。进一步研究表明，氧化铝缓冲层能有效解决膜层之间应力失配所导致的膜层开裂问题，此外，HZO中正交相存在且具有较大占比，这些可能是决定器件剩余极化强度高和可靠性好的重要因素。

  2025年01期 v.31 48-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 985K]
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• 复合终端下n-Ga_2O_3异质肖特基二极管的结构设计及优化

  马豪威;朱敏敏;

  氧化镓(Ga_2O_3)作为一种新型的超宽禁带半导体材料，具有高达4.8 eV的禁带宽度和8 MV/cm的临界击穿场强，这一特点很好地匹配了功率器件的性能要求。但是由于氧化镓的p型掺杂技术的缺失，氧化镓同质结器件的实现较为困难。基于此，本文提出采用p-NiO/n-Ga_2O_3异质结所构成的结势垒肖特基二极管(Junction Barrier Schottky,JBS)，并与场板(Field Plate, FP)及阶梯型终端(Mase)进行复合，以提升其性能。为了对器件设计及制备提供理论指导，应用TCAD仿真软件对其进行了仿真研究。研究发现，与基础肖特基二极管(Schottky Barrier Diode, SBD)相比，采用复合终端的SBD的击穿电压由887 V增加至3 069V，同时正向导通电阻由3.975 mΩ·cm~2略微增加至5.395 mΩ·cm~2。此外，本文探讨了p-NiO掺杂浓度和厚度对器件性能的影响。结果证明，复合终端结构有效改善了器件的反向击穿性能，并且为器件性能的优化提供了理论指导。

  2025年01期 v.31 56-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 958K]
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• 基于二维铁电钙钛矿的人工光突触晶体管制备与性能研究

  章鹏;陈耿旭;

  神经形态计算通过模拟生物神经系统的突触可塑性，为构建低功耗、高容错的智能感知系统提供了新思路。本文提出了一种基于二维铁电钙钛矿材料(PMA)_2PbCl_4的光突触晶体管。该材料兼具铁电极化特性和宽光谱光响应能力。通过将其与高迁移率的有机半导体PDVT-10结合，设计了一种新型人工光突触器件。实验结果表明，该器件在光脉冲下能够成功模拟兴奋性突触后电流(EPSC)和双脉冲易化（PPF）等生物突触功能。基于该器件的神经网络在Fashion-MNIST数据集分类任务中表现出优异的抗噪声性能。本研究为开发高性能的神经形态视觉系统提供了新的材料与器件设计策略。

  2025年01期 v.31 64-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 910K]
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• 《功能材料与器件学报》“先进微纳加工及应用”专题征文通知

  <正>随着科技的迅猛发展，微纳加工技术作为支撑现代科学与工程的重要手段，正在各个领域展现出强大的潜力与应用价值。从半导体制造到柔性电子，从生物医学传感器到能源转换装置，微纳加工技术不仅推动了材料和器件的小型化、集成化，更为新型功能材料和多学科交叉研究提供了强有力的工具。为此，《功能材料与器件学报》编辑部特邀上海交通大学杨卓青教授、臧法珩教授和中国科学院上海微系统与信息技术研究所徐久帅研究员策划了“先进微纳加工及应用”专题，旨在聚焦当前微纳加工技术的前沿发展与创新应用，深入探讨这一领域中的关键科学问题与技术挑战，并展示微纳加工技术在解决复杂工程问题中的独特优势和广阔前景，同时为学术界和工业界搭建一个交流合作的平台。

  2025年01期 v.31 70页 [查看摘要][在线阅读][下载 130K]
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