微电子学与固体电子学国家重点学科简介



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学科概况
吉林大学微电子学与固体电子学学科历史悠久,由我国著名半导体学家、已故高鼎三院士带领的研究小组发展而成。1956年在我国首次研制成功锗大功率整流器、点接触二极管,成为我国现代半导体器件研究的开端。六十年代初,在国内较早地开展了GaAs材料制备、特性研究和半导体激光器研究,1964年和1976年,分别实现脉冲激射、连续激射,1978年获全国科学大会奖。本学科点1961年开始招收研究生,1981年被评为我国首批半导体物理与半导体器件物理博士授权点并开始招收博士研究生,1995年被评为吉林省重点学科,1997年调整为微电子学与固体电子学专业,2002年被评为国家重点学科。以该学科为主的电子科学与技术一级学科2005年被评为一级学科博士授权点。1986年10月高鼎三院士在国家召开的“863”高技术研讨会上建议将光电子技术列入“863”主题项目;1987年与清华大学、中科院半导体所联合建立“集成光电子学国家重点联合实验室”,又一次为本学科点发展提供了良好的机遇。
经过多年的建设,在老一辈专家、学者的亲自指导和带领下,本学科已形成了一支梯队结构合理、知识层次较高、学术思想活跃、国际交流广泛的学术队伍。目前,本学科共有教学、科研人员46名,45岁以下35人(占76%),具有博士学位32人(占70%)。其中教授20名(博士生导师19名),最年轻的博士生导师37岁;副教授13名。本学科有长江学者特聘教授1人,国家杰出青年基金获得者1人,入选教育部跨世纪和新世纪优秀人才计划2人,获得吉林省杰出青年基金2人。
本学科点属于基础和应用基础学科。“十五”期间,本学科群共争取到国家自然科学基金重大重点项目经费263万元,“863”项目经费315万元、“973”项目经费386万元,省部委重点项目经费149万元,连同国家自然科学基金面上项目、教育部博士点基金及其它横纵向科研项目,合计科研经费1822万元。
在基础建设方面,集成光电子学国家重点联合实验室在两次国家重点实验室评估中均取得良好的成绩,得到国家建设经费270万元(吉林大学实验区)。“十五”期间,依托“211工程”“ 光电子学与光学学科群”建设项目和“985工程”二期“集成光电子学科技创新平台”的建设,获得建设经费2000余万元。微电子学与固体电子学学科研究水平、人才培养能力不断提高,取得了多项研究成果,获省部级奖励4项,发表SCI检索科技论文270篇,申请发明专利29项,获得批准专利18项,培养博士、硕士研究生138人。该学科现拥有科研仪器设备总值3500余万元,具有承担国家重大课题和进阶更高研究层次的能力和科研环境。
主要研究方向:
宽禁带和中红外半导体与低维光、电量子材料与器件
学术带头人:张宝林教授 学术团队:杜国同教授、贾刚教授、刘大力教授、高福斌副教授、马燕副教授、张源涛讲师等

重点研究基于新型半导体光电子材料、低维纳米结构材料的各种新型光电子器件以及集成器件。与之相对应的主要研究内容为:复合结构纳米材料的光电性质、新型宽带隙半导体ZnO和Si0.75C0.25材料与紫外光电器件、中红外锑化物半导体材料结构及其光电器件以及酞菁纳米结构功能材料和分子光电器件等新材料与新器件及其集成技术的研究。

有机聚合物物理及其在平板显示和前沿光子集成上的应用
学术带头人:赵毅副教授 学术团队:刘式墉教授、马春生教授、张大明教授、赵纯教授、谢文法讲师、程刚讲师、段羽讲师等
深入研究有机物发光器件的物理机制,包括发光机理,载流子传输,载流子注入,光耦合输出,能量转移等。研究高性能的有机发光器件:根据对有机发光器件物理的研究,探索提高有机电致发光器件的性能包括效率,亮度,色度,寿命等的途径,例如利用表面等离子体和更有效率的光耦合层提高器件的光耦合输出效率。为了实现白光照明,须提高白光器件的功率效率和色依赖常数,以达到照明器件的标准,具体的途径包括利用磷光敏化机理和交换发光层顺序提高白光器件的效率和光谱稳定性。研究聚合物波导和波导放大器及其在三维光子集成上的应用。

集成电路设计、检测与新型微电材料的纳米电子学
学术带头人:张绳百教授 学术团队:陈维友教授、孟庆巨教授、殷景志教授、刘海波副教授、陈占国副教授、常玉春副教授、李传南副教授、康博南副教授、张素梅讲师、郭文滨讲师、王丽杰讲师

依托学科群的其他优势方向,开展平板显示器驱动IC和复杂集成传感器驱动IC的设计;结合吉林省汽车电子领域CAN总线平台战略,开展高可靠CAN总线芯片的基础研究和产品设计工作;研究集成电路可靠性问题,通过解决无损检测的电压定标,实现低成本高灵敏度集成电路测试用电光采样仪。在新型微电材料方面,开展SiC和ZnO等材料的电子器件的研制,研究器件工作的纳米电子学机制、微光电机集成工艺器件与系统。

传感科学与技术和面向矿井瓦斯检测的高性能传感器
学术带头人:卢革宇教授 学术团队:全宝富教授、王一丁教授、张彤教授、阮圣平教授、郑杰副教授、索辉副教授、徐颖副教授、钱颖副教授、张乐天讲师、于永森讲师、刘凤敏讲师、李爱武讲师、孙彦峰讲师等

面向汽车电子和矿井瓦斯检测等需求,开展烧结型及厚膜可燃气(H2、CO、CH4)及毒害气体传感器(H2S、NH3、NOx…)、固体电解质CO2、SO2、NOx的新机理探讨和器件制备,着重向传感器的微结构化方向迈进;解决红外传感技术和光纤光栅传感器在矿井瓦斯检测应用上的粉尘覆盖等问题,得到低价格高性能的实用化仪器。

超精细激光加工测试技术与光机电三维微纳集成材料、器件与系统
学术带头人
:孙洪波教授 学术团队:秦伟平教授、宋俊峰教授、陈岐岱副教授、揣晓红副教授、杨罕副教授
探索光与物质的动态作用规律,研究激光微纳加工的极限分辨率问题以及研究这一问题必不可少的高速光谱技术,研制为了实现器件特定的光电机功能所需要的有机和无机材料,探索激光技术在信息光子元件及其三维光子集成上的应用。研究飞秒激光加工在超硬材料的表面平滑和金刚石热沉微纳结构化的应用。探索激光微纳加工在生物和仿生制造上的应用。

十五建设成效

科学研究:本学科研究领域不断扩大,形成多个研究方向,受到国内外同行专家的高度重视,尤其在半导体光电子学的某些领域处于国内高校领先地位。“十五”期间共承担国家重点基础研究“973”课题3项,“863” 项目4项,国家自然科学基金大陆香港合作项目2项,国家自然科学基金重大项目子项目3项,国家自然科学基金重点项目2项、面上项目25项。此外,还有信息产业部、教育部、吉林省、国际合作等项目40余项,总经费1822万元。“十五”期间,在《Applied Physics Letter》、《Optoelectronics》等学术刊物发表SCI收录论文170篇,EI收录论文17篇,ISTP收录论文48篇,其他核心刊物发表论文121篇。有4项科研成果获得省部级奖励,授权发明专利18项,鉴定成果20项,出版学术专著5部。
“新结构有机/聚合物电发光器件”2001年获中国高校自然科学二等奖、“新型电发光器件及物理”2002年获吉林省科技进步一等奖、“紫外写入光纤光栅技术研究”2003年获吉林省科技进步二等奖、“半导体光电子新材料与新器件研究”2004年获吉林省科技进步二等奖。

队伍建设:“十五”期间,本学科培养和从海外引进、特聘了一批学术带头人和学术骨干,最有代表性的是从日本大阪大学引进的孙洪波教授获得日本第二届青年科学家奖(吉林大学是唯一的一个日本本土以外的获奖单位)和美国再生能源国家实验室资深研究员张绳百博士被聘任为特聘教授。研究队伍中有长江计划特聘教授1人,国家杰出青年基金获得者1人,教育部跨世纪人才1人,教育部新世纪人才2人。研究队伍中有近1/3人员具有长期在大陆以外的高校、研究机构工作的经历。

人才培养:“十五”期间,本学科已培养博士研究生51名,在读68名;培养硕士研究生87人,在读71人。在人才培养中,毕业的研究生中许多人已成为我国半导体行业的知名学者和中坚力量

学术交流:学科广泛地开展国内外学术交流活动,积极聘请国际上知名的专家学者担当客座教授,来实验室做访问学者,联合进行科学研究、培养和指导学生等。“十五”期间,主办国际会议和国内学术会议各1次,参与协办国际会议1次、海峡两岸三地光电子研讨会2次,应邀到国内外讲学或做大会特邀报告20余人次,应邀出国讲学和聘请国外专家讲学18人次。 本学科与国外的多名知名学者建立了友好的合作关系,如聘请了国际著名半导体学家、美国科学院院士、中国外籍院士施敏教授为名誉教授,聘请美国再生能源国家实验室张绳百资深研究员为吉林大学教授等。此外,我们同世界上著名的大学、科研机构如美国加利福尼亚大学、日本大阪大学、日本理化研究所、香港大学等保持着长期协作关系。



学科建设目标
紧密把握本学科国际国内发展动向、结合国家国民经济和社会发展需求,调整学科布局,努力做出原创性的研究成果,解决涉及国家长远发展和国家安全的战略性、前沿性和前瞻性的理论和关键技术问题,发展具有自主知识产权的高新技术,培育高技术产业生长点,为我国信息产业的发展做出贡献。把本学科群建成为我国光电子学与光学领域的主要研究基地,对外学术交流的窗口,并在国际学术界占有一席之地。预期成效为:争取承担国家重大科研任务,并取得突破性进展;在国内外学术刊物上发表论文数量和质量上大幅度增加,力争在《Nature》、《Science》发表高水平学术论文实现零的突破;增加人才培养的数量和质量,特别是博士研究生的培养质量,争取获得全国优秀博士论文;凝聚研究力量、加强队伍建设,为进一步承担国家重大项目和争取创新团队储备力量。