个人简介

韩伟华，男，博士，研究员，博士生导师。 中国微米纳米技术学会会员。1995年在沈阳工业大学电子工程系获得学士学位；1998年在吉林大学电子工程系获理学硕士学位；2001年在中国科学院半导体研究所光电子国家重点实验室获理学博士学位；2004年从日本北海道大学集成量子电子学研究中心留学归国，进入中国科学院半导体研究所半导体集成技术工程研究中心工作。长期致力于半导体纳米结构电子与光电子器件及其应用的研究，主持完成国家自然科学基金、863计划和973计划等多项重要研究课题。在Appl.Phys.Lett.、Opt.Lett.、IEEEElectron.Dev.Lett.、J.Appl.Phys等国际著名专业学术期刊发表论文60余篇，编著出版英文图书1部（TowardQuantumFinFET,Springer,2013），授权国家发明专利11项，参加国际学术会议20余次。 取得的主要科研成果： 建立了硅片键合界面反应动力学模型和智能剥离工艺的理论模型（J.Appl.Phys.,Vol.88,No.7,p.4404,2000;J.Appl.Phys.,Vol.89,No.11,p.6551,2001）；利用GaAs基单电子晶体管低温探测THz激光，揭示了THz光子辅助单电子隧穿的过程（Phys.Stat.Sol.(c),Vol.0,No.4,p.1329,2003;TowardQuantumFinFET,Springer,p.351,2013）；设计制作了权重可控的脉冲耦合CMOS神经元电路，比传统人工神经元在脉冲耦合、时空累加、生物不应期等方面更好地模仿了生物神经元。（IEEEICSICT,p.1-95,2012；IEEEICSICT,p.1883,2010）；首次利用飞秒激光光刻技术制作完成T形栅GaN基高电子迁移率晶体管和量子效应硅纳米线晶体管，为半导体纳米结构器件制备拓展了新的加工途径（Appl.Phys.A,Vol.106,p.575,2012；J.Appl.Phys.,Vol.116,p.124505,2014）。在量子效应硅纳米线晶体管的低温输运特性研究中，取得多项重要研究成果：发现了电子依赖杂质由零维向一维输运转化的量子电学过程（IEEEElectronDev.Lett.,Vol.34,No.5,p.581,2013）；发现了器件的变温电学特性主要取决于电子库仑相互作用能、杂质电离能和俘获电子的热激活能（J.Appl.Phys.,Vol.114,p.124507,2013）；发现了低温条件下不完全电离杂质存在电离能和热激活能竞争，导致在15K临界温度处具有最小迁移率（Appl.Phys.Lett.,Vol.102,p.223507,2013）；观测到了电离杂质作为量子点产生的单电子效应，以及多量子点耦合产生的劈裂电流谱峰（Appl.Phys.Lett.,Vol.104,p.133509,2014）；观测到了杂质热激活能对电子输运机制产生重要影响，证明了由局域态向扩展态转变的Anderson转换温度依赖于电子热激活能与库仑能的平衡（J.Appl.Phys.,Vol.116,p.124505,2014）。 完成/在研主要项目： 1、教育部留学回国人员科研启动基金“硅基单电子器件研制”，2.5万，主持，2005年11月-2006年12月； 2、所长基金No.2005DF01“硅基单电子晶体管的研究”，10万，主持，2005年9月-2007年8月； 3、国家自然科学基金No.60506017“SOI衬底上单电子晶体管的研制”，26万，主持，2006年1月-2008年12月； 4、国家自然科学基金No.60776059“非对称库仑岛串联结构的硅基单电子器件的研究”，7万，主持，2008年1月-2008年12月； 5、国家863计划No.2007AA03Z303“硅基单电子神经元量子电路的研制”，100万，主持，2007年12月-2010年11月； 6、国家973计划No.2010CB934104“纳米器件制备工艺创新与应用基础研究”，583万，主持，2010年1月-2014年8月； 7、国家自然科学基金No.61376096“硅基III-V族纳米线选区横向生长及其高迁移率3D晶体管研究”，90万，主持，2014年1月-2017年12月； 8、国家自然科学基金国家重大科研仪器设备研制专项No.61327813“基于低能场发射电子的三维微纳加工与原位测量系统”，100万，参与，2014年1月-2018年10月。

研究领域

半导体纳米结构器件

研究领域 1、量子效应硅纳米结构晶体管的研究 过去的数十年中，CMOS晶体管特征尺寸遵循摩尔定律从微米尺度向纳米尺度不断缩小，器件性能及其集成度得到持续提升。低成本、低功耗、高集成度仍在持续驱动CMOS器件的纳米化进程。随着CMOS器件特征尺寸缩小到10nm以下，一方面在越来越短的沟道上实现掺杂浓度和类型的突变，变得越来越困难；而另一方面在越来越细的沟道中杂质波动对器件电学性能的影响也越来越大。近10年以来，纳米尺度下掺杂原子对晶体管性能影响的研究不断升温，硅单原子晶体管的概念正在变为现实。杂质在接近原子尺度的局域纳米空间将变得分立，电子通过电离的杂质将表现出显著的量子效应。单原子晶体管代表的是固态器件的最终尺度极限，杂质原子的尺度与2nm左右的波尔半径相当，杂质原子的数量、分布和电离能都会决定器件的性能。单原子晶体管依赖电离杂质作为量子点工作，是单电子晶体管器件家族中的特殊成员。传统单电子晶体管依赖纳米加工形成的人造库仑岛进行工作，库仑岛由栅电极诱导电势限制或沟道起伏纳米空间限制形成。单原子晶体管中的电离杂质能级位于导带底部附近，电荷输运通过分立的杂质能级，最多容许两个电子通过。栅控电流谱的研究可以揭示电离杂质的许多重要的信息和潜在的应用方向。 2、硅基横向III-V纳米线晶体管的研究 根据2014年《全球半导体技术发展路线图》，基于硅衬底生长的高迁移率III-V族沟道材料被认为是进一步提升CMOS器件性能的重点。然而，在硅衬底上外延生长III-V族半导体薄膜材料时，晶格失配产生的大量位错会破坏晶体质量，因此必须生长比较厚的缓冲层，严重影响了器件的制备和应用。近年来，高质量的III-V族纳米线不需要缓冲层就可以无位错生长在晶格失配高达12%的硅衬底上。这是因为III-V族纳米线结构与硅衬底接触面积小，可以从纳米线上表面和侧面两个维度释放晶格失配应力和热失配。研究表明，只要纳米线的直径小于某一临界直径，其外延生长就可以无须缓冲层而不受晶格失配的制约。一方面，利用金纳米颗粒催化剂辅助的气-液-固相（VLS）生长技术，将Au纳米颗粒在硅衬底上定位，就可以实现III-V族纳米线定位生长。另一方面，采用电子束曝光、多孔氧化铝模板（AAO）、纳米压印光刻或自组装纳米球光刻等技术在硅介质层表面定义周期孔成核点,通过自组织生长获得整齐的纳米线阵列，不需要金属催化剂就可以选区生长III-V族纳米线。由于硅基横向III-V纳米线晶体管结构更加适合于逻辑电路的设计和平面工艺制备需求，因此在硅衬底上横向外延生长III-V族纳米线及其晶体管的制备将成为未来信息领域的热点研究课题。 科研项目 （1）基于低能场发射电子的三维微纳加工与原位测量系统，参与，国家级，2014-01--2018-10 （2）硅基III-V族纳米线选区横向生长及其高迁移率3D晶体管研究，主持，国家级，2014-01--2017-12 （3）纳米器件制备工艺创新与应用基础研究，主持，国家级，2010-01--2014-08 参与会议 （1）AnalogCMOSpulse-coupledneuroncircuitwithmultipath-switchingdevice，2012-10，WeihuaHan*,YingXiong,KaiZhao,YanboZhang,FuhuaYang （2）AnAnalogCMOSPulseCoupledNeuralNetworkforImageSegmentation，2010-11，Y.Xiong,W.H.Han （3）Self-limitingoxidationofsiliconnanostructureonsilicon-on-insulatorsubstrate，2009-12，WHHan （4）Fabricationmethodofsiliconnanostructuresbyanisotropicetching，2008-09，WHHan 专利成果 （1）围栅控制结构的硅基单电子晶体管及其制作方法，发明，2007，第1作者，专利号：ZL.200710119835.9 （2）具有双量子点接触结构的硅基单电子器件及其制作方法，发明，2007，第1作者，专利号：ZL200710119834.4 （3）硅基单电子神经元量子电路，发明，2007，第1作者，专利号：ZL200710120102.7 （4）一种利用时间编码控制权重和信息整合的方法，发明，2010，第1作者，专利号：CN201010201589.3 （5）依赖晶面的三维限制硅纳米结构的制备方法，发明，2008，第2作者，专利号：CN200810224109.8 （6）通过注氧进行量子限制的硅基单电子晶体管及制作方法，发明，2005，第1作者，专利号：ZL200510086640 （7）一种具有侧栅结构的硅基单电子记忆存储器及其制作方法，发明，2006，第1作者，专利号：ZL200610114189 （8）基于脉冲耦合的硅纳米线CMOS神经元电路，发明，2009，第1作者，专利号：CN200910091405.X （9）具有图像分割功能的脉冲耦合神经网络的实现电路，发明，2010，第2作者，专利号：CN201010231216.0 （10）一种基于体硅材料的无结硅纳米线晶体管结构设计及制备方法，发明，2012，第2作者，专利号：201210408617.8 （11）纳米孔与金属颗粒复合陷光结构太阳能电池及制备方法，发明，2013，第2作者，专利号：201310121314.0 （12）一种硅基III-V族纳米线选区横向外延生长方法，发明，2013，第1作者，专利号：201310232595.9 （13）硅基横向In(Ga)As纳米线多面栅晶体管结构及其制备方法，发明，2013，第1作者，专利号：201310233363.5 （14）SOI叉指结构衬底Ⅲ-Ⅴ族材料沟道薄膜晶体管及制备方法，发明，2015，第2作者，专利号：201510433864.7 （15）基于SOI衬底的单杂质原子无结硅纳米线晶体管及制备方法，发明，2015，第2作者，专利号：201510192461.8 （16）基于SOI衬底的Ⅲ-V族纳米线平面晶体管及制备方法，发明，2015，第2作者，专利号：201510236328.8 （17）基于SOI衬底的横向纳米线叉指结构晶体管及制备方法，发明，2015，第2作者，专利号：201510245793.8

近期论文

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[1]H.Wang,W.H.Han*,X.M.Li,Y.B.Zhang,andF.H.Yang,Low-temperaturestudyofarrayofdopantatomsontransportbehaviorsinsiliconjunctionlessnanowiretransistor,JournalofAppliedPhysics,Vol.116,p.124505,2014.(通信作者) [2]W.Hao,W.H.Han*,L.H.Ma,X.M.Li,W.T.Hong,andF.H.Yang,Current-voltagespectroscopyofdopant-inducedquantum-dotsinheavilyn-dopedjunctionlessnanowiretransistors,AppliedPhysicsLetters,Vol.104,p.133509,2014.（通信作者） [3]L.H.Ma,W.H.Han*,H.Wang,X.M.Li,andF.H.Yang,Temperaturedependenceofelectronicbehaviorsinn-typemultiplechanneljunctionlesstransistors,JournalofAppliedPhysics,Vol.114,p.124507,2013.（通信作者） [4]X.M.Li,W.H.Han*,H.Wang,L.H.Ma,Y.B.Zhang,Y.D.DuandF.H.Yang，Low-temperatureelectronmobilityinheavilyn-dopedjunctionlessnanowiretransistor,AppliedPhysicsLetters,Vol.102,p.223507,2013.（通信作者） [5]X.M.Li,W.H.Han*,L.H.Ma,H.Wang,Y.B.ZhangandF.H.Yang，Low-temperaturequantumtransportcharacteristicsinSinglen-channeljunctionlessnanowiretransistors,IEEEElectronDeviceLetters,Vol.34,No.5,pp.581-583,2013.（通信作者） [6]Y.K.Chen,W.H.Han*andF.H.Yang,Enhancedopticalabsorptioninnanohole-texturedsiliconthinfilmsolarcellswithrear-locatedmetalparticles,OpticsLetters,Vol.38,No.19,pp.3973-3975,2013.（通信作者） [7]W.H.Han*,Y.Xiong,K.Zhao,Y.B.ZhangandF.H.Yang,AnalogCMOSpulse-coupledneuroncircuitwithmultipath-switchingdevice,IEEEInternationalConferenceonSolid-StateandIntegratedCircuitsTechnologyProceedings(ICSICT),Oct.29-Nov.1,2012,P1-95.（通信作者） [8]Y.D.Du,H.Z.Cao,W.Yan,W.H.Han*,Y.Liu,X.Z.Dong,Y.B.Zhang,F.Jin,Z.S.Zhao,F.H.YangandX.M.Duan,T-shapedgateAlGaN/GaNHEMTsfabricatedbyfemtosecondlaserlithographywithoutablation,AppliedPhysicsA,Vol.106,pp.575–579,2012.（通信作者） [9]W.H.Han*,J.Z.Yu,Athermodynamicmodelonhydrogen-inducedsiliconsurfacelayercleavage,JournalofAppliedPhysics,Vol.89,No.11,pp.6551~6553,2001.（通信作者） [10]W.H.Han*,J.Z.YuandQ.M.Wang,ModelingthedynamicsofSiwaferbondingduringannealing,JournalofAppliedPhysics,Vol.88,No.7,pp.4404~4406,2000.（通信作者）