近日，《半导体学报》发布第二届“中国半导体十大研究进展”评选活动结果。此次评选共有46项成果获得候选推荐资格，经由77位半导体领域专家组成的评选委员会严格评审，选出2021年度“中国半导体十大研究进展”。 同时，有11项成果荣获2021年度“中国半导体十大研究进展”提名奖。北京大学集成电路研究成果“硅基片上一体化集成的高能效电容型感知芯片”、物理研究成果“二维半导体单晶晶圆的可控制备”和“探测半导体界面晶格动力学的新谱学方法”等三个项目入选十大研究进展。北京大学物理“高性能半导体魔角激光器”等多个项目获得提名奖。

入选成果“二维半导体单晶晶圆的可控制备”

凝聚态物理与材料物理研究所、人工微结构和介观物理国家重点实验室、纳光电子前沿科学中心叶堉研究员课题组提出了一种人工育种，利用相变和重结晶过程制备晶圆尺寸单晶半导体相碲化钼（MoTe₂）薄膜的新方法。该二维平面内外延技术，无需以衬底为模板，可以直接在器件基底上实现二维半导体单晶晶圆的可控制备，为二维半导体材料的层间互连提供材料基础。相关成果以“育晶、二维外延方法制备范德华2H MoTe₂大面积单晶薄膜”（Seeded 2D epitaxy of large-area single-crystal films of the van der Waals semiconductor 2H MoTe₂）为题，2021年4月9日发表于《科学》（Science, 2021, 372(6538): 195-200）；北京大学“博雅”博士后徐晓龙为第一作者，叶堉为通讯作者。

单晶碲化钼的电子背散射衍射（EBSD）表征

入选成果“探测半导体界面晶格动力学的新谱学方法”

量子材料科学中心、北京大学电子显微镜实验室高鹏研究员研究组基于扫描透射电子显微镜发展了四维电子能量损失谱技术，突破了传统谱学手段难以在纳米尺度表征晶格动力学的局限，首次实现半导体异质结界面处局域声子模式的丈量。该方法可以直接丈量局域声子模式的空间分布和色散关系，从而理解界面热导率和载流子迁移率等物理性质。相关成果以“丈量界面声子色散”（Measuring phonon dispersion at an interface）为题，2021年11月17日表于《自然》（Nature, 2021, 599: 399-403）；量子材料科学中心、电子显微镜实验室研究助理亓瑞时与物理2018级博士研究生时若晨为共同第一作者，高鹏为通讯作者。

四维电子能量损失谱学实验原理示意图与金刚石-氮化硼界面声子的典型数据

入选成果“硅基片上一体化集成的高能效电容型感知芯片”

电容型感知芯片是工业互联网和万物智联时代的数据感知基础设施，北京大学黄如、叶乐研究团队实现了基于国产硅基CMOS工艺的片上一体化集成的动态电荷域高能效电容型感知芯片，通过首次提出的动态电荷域功耗自感知技术和动态范围自适应滑动技术，显著提高了数据感知的能效，解决了复杂工作环境导致的性能退化和可靠性问题，演示了环境湿度感知应用，打破了同类芯片的世界能效记录和国外卡脖子封锁。相关成果在2021年10月20日以"Energy-Efficient CMOS Humidity Sensors Using Adaptive Range-Shift Zoom CDC and Power-Aware Floating Inverter Amplifier Array"为题发表于集成电路芯片设计国际顶级期刊IEEE Journal of Solid-State Circuits （JSSC），并在2021年“集成电路设计奥林匹克会议”International Solid-State Circuits Conference (ISSCC)上被遴选为Highlight亮点论文。北京大学博士研究生李和倚为论文第一作者。北京大学叶乐副教授和黄如院士为论文共同通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委项目的支持。

（a）硅基片上一体化集成的高能效电容型感知芯片的顶视显微照片；（b）该芯片的国产CMOS晶圆照片；（c）硅基片上一体化集成的电容型湿度传感器顶视显微照片；（d）电路板演示系统及湿度测试演示。

延伸阅读：

《半导体学报》是中国科主管、中国电子学会和中国科半导体研究所主办的学术刊物，1980年创刊，首任主编是王守武院士，黄昆先生撰写了创刊号首篇论文，2009年改为全英文刊Journal of Semiconductors（简称JOS），同年开始与IOPP英国物理学会出版社合作向全球发行。现任主编是中科院副院长、国科大校长李树深院士。2019年，JOS入选“中国科技期刊卓越行动计划”。2020年，JOS被EI收录。

2020年，《半导体学报》在创刊四十年之际，启动实施第一届“中国半导体年度十大研究进展”的推荐和评选工作，记录我国半导体科学与技术研究领域的标志性成果，获得了广泛关注。以我国科研院所、高校和企业等机构为第一署名单位，本年度公开发表的半导体领域研究成果均可参与评选。

相关链接：重磅发布！2021年度中国半导体十大研究进展