袁国栋

袁国栋,男,博士,研究员,博士生导师。

19777月生,2006年获浙江大学硅材料国家重点实验室半导体材料工学博士学位。20062012年先后在香港城市大学、德国波鸿鲁尔大学和德国柏林洪堡大学从事博士后研究,2012年到中国科学院半导体研究所工作,2014年获国家优秀青年科学基金资助。

取得的主要学术成绩:

一直从事硅基MOS晶体管、量子点器件及光电子器件研究。(1)研制出基于高k叠层栅介质的高性能硅MOS量子器件,并观测到整数量子霍尔效应和SdH振荡,二维电子气低温迁移率超过20000 cm2/V.s;发现了Si/SiGe量子阱二维电子气中量子隧穿引起的负跨导及平行电导现象;观测到Ge/SiGe量子阱二维空穴气结构晶体管阈值电压漂移现象;制备出全耗尽模式下工作的FDSOI晶体管,并实现了正栅/背栅双栅耦合;研制出硅MOS量子点单电子晶体管,并实验上观测到库伦阻塞现象。(2)系统研究了贵金属(Ag,Cu)离子催化晶硅化学腐蚀微观机制;提出传统晶硅光伏工艺结合湿法黑硅技术思路,明显改善了晶硅光伏电池效率和成本优势。(3)发展出与CMOS兼容的硅基氮化镓LED芯片工艺,研制出Si(100)V型槽衬底氮化物蓝、绿及白光芯片。近年来在Adv. Mater., Nano Lett., IEEE Trans. Electron Devices等国内外重要刊物上发表论文100余篇。

主要研究领域或方向:

1.硅锗量子材料及器件,硅锗MOSFET

2.硅锗二维电子(空穴)气量子输运,量子霍尔效应

3.硅锗量子点器件,单电子器件

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在研/完成项目:

1.国家自然科学基金(面上项目):面向高性能硅MOS量子比特应用的高κ薄栅二维电子气迁移率影响机制及提升研究(2024-2027

2.国家自然科学基金(面上项目):新型Cu离子催化晶硅倒金字塔异质结构及其光阴极应用2022-2025

3.国家自然科学基金(优秀青年基金):纳米线晶体管器件及其表/界面特性研究2015-2017

4.国家自然科学基金(面上项目):面向与IC工艺兼容的Si100)衬底高亮度3D发光器件研究2015-2018

5.中科院战略先导科技专项(B类):光电融合与调控前沿研究(2020-2024

代表性论文:

1.Z. Li, G. D. Yuan*, D. Zhang, Y. M. Liu, H. R. Long, L. He, D. C. Wang, Z. M. Wei, J. W. Luo*, Effect of high temperature annealing on cryogenic transport properties of silicon MOSFETs with a thin SiO2/HfO2 stacked dielectric, Semicond. Sci. Technol. 2023, 38, 115002

2.D. Zhang, G. Yuan*, Y. Liu, Z. Li, L. Song, J. Lu, J. Zhang, J. Zhang, J. Luo*, Gate-controlled hysteresis curves and dual-channel conductivity in an undoped Si/SiGe 2DEG structure, J. Phys. D: Appl. Phys., 2023, 56, 085302

3.S. Zhao, G. Yuan*, D. Zhang, Y. Liu, J. Lu, W. Han, J. Luo*, Electron transport characteristics in dual gate-controlled 30nm-thick silicon membrane, J. Phys. D: Appl. Phys. 2022, 55, 495105

4.D. Zhang, G. Yuan*, S. Zhao, J. Lu, J. Luo*, Low-thermal-budget n-type ohmic contacts for ultrathin Si/Ge superlattice materials, J. Phys. D: Appl. Phys. 2022, 55, 355110

5.S. Zhao, G. Yuan*, Q. Zhu, L. Song, D. Zhang, Y. Liu, J. Lu, W. Han, J. Luo*, Cryogenic mobility enhancement in Si MOS devices via SiO2 regrowth, IEEE Trans. Electron Devices, 2022, 69, 2585

6.S. Zhao, G. Yuan*, D. Zhang, X. Wu, W. Han, Scattering suppression at MOS interface towards high-mobility Si-based field-effect transistors, Mater. Sci. Semi. Pro. 2022, 138, 106308

7.H. Y. Chen, G. D. Yuan*, Y. Peng*, M. Hong, Y. B. Zhang, Y. Zhang, Z. Q. Liu, J. X. Wang, B. Cai, Y. M. Zhu, J. M. Li, Enhanced performance of solar cells with optimized surface recombination and efficient photon capturing via anistropic-etching of black silicon, Appl. Phys. Lett., 104 (2014) 193904

8.M. Hong, G. D. Yuan*, Y. Peng*, H. Y. Chen, Y. Zhang, Z. Q. Liu, J. X. Wang, B. Cai, Y. M. Zhu, Y. Chen, J. H. Liu, J. M. Li, Control carrier recombination of multi-scale textured black silicon surface for high performance solar cells, Appl. Phys. Lett., 104 (2014) 253902

9.G. D. Yuan, R. Mitdank, A. Mogilatenko, S. F. Fischer*, Porous nanostructures and thermoelectric power measurement of electroless-etched black silicon, J. Phys. Chem. C, 116 (2012) 13767

10.G. D. Yuan, Y. B. Zhou, C. S. Guo, W. J. Zhang*, Y. B. Tang, Y. Q. Li, Z. H. Chen, Z. B. He, X. J. Zhang, P. F. Wang, I. Bello, R. Q. Zhang, C. S. Lee, S. T. Lee*, Tunable electrical properties of silicon nanowires via surface ambient chemistry, ACS Nano 4 (2010) 3045