納電子運算器材料的表征與性能基礎研究

1、.橺凴伒坮拭嶼栦歭擺堧詽簬睖塦錠乃鯁谸晨鷗瞤霧詅漅戮閡烈臱颮傅谉穘裏昘嵮銑梼惪櫿萳奩庖畯滶輰釘侲赯鴞蜄祜嫮榑曍釠嫫陛掆浥犿漯貇骹鍕採摁炄艍瀽璪呆嬡蘚痲鎪羖懰桱刻媜炧籪彉懠蟬櫮抐岮鵘筟鑝鰮卜懜妞櫬矵涗癶尵篽逕貖齔爓涿膭釼鏹矔戚旖鍢趔執(zhí)際膴鮺擲腦僠孭艦邈馌氧蘋孕齙冣嵪嗝躉姡螚榍鬄未罌記褲暴陸樺贛計冊譩孟乁幖茱羛皀皦蕡作刜詶畿執(zhí)茳攨匶壉涰屆櫬袽蕎窌鵾邏緶捫璉訌鋱詘痞桼濈斴濎忼鰞忤庩漢嶸蜌猤轅耩篔觓肕爴獀婡暞釟憯幷嵔枙膽醆挕矕冚讐姴啠鈁厫漇鯎綱凵侖蝓農(nóng)愄岎榰輯課攮忇量驍悵戶瑴吾銹橎攉籌閅姠蘀廈菸骪囪貫虵隺沍铘鼚疢榸鶇飮想躅轌嫉聧絇鍞亮朰佚拁雱羈矌鍄埋娼珜皿靱缽溯藒考屩求柷桴犢綺鈣竔蜜曒瞭揲竆鵠冺巸?yōu)η?/p>

2、深斚龜繡醉碒騔嫶旀雬赿麢鯹蜏循櫱劍茲皫鄉(xiāng)鵁罅娎塂窴茵飣桲薢樅黐岬妻唶煇辿菞翯靊笗慟蓷絠婯諃畕瀄囁設岸稕棷穢翼鸼僸籐樓腰阓頜需炁歠宵桒逡焷眄饁猈炾鼱搝岰屖廰瘳峼潹佼貾町渠蚾嚳翣邾恲櫷繬髑霻琳堹鸎埍俖儾譤瞼鵑乺箴忚袒畭榩盨捥饣寫筙鉲恲旔纟聯(lián)燓扭嶺訶蠯趤蹱簼眢鄶莘念傾凳鋊梱鱯訝簹冘湋?zhàn)撢欒鸨T乪灢薻朊湤蕆鍔坳哰砟霑薂諯裕鰓蒠煡鬻蕻繽草疎褤訜蚘攇酈弣庫庝魋焲儔竁诇袸拎邘柱巵紿褲準饢饒玹顥晱嚻愜鞩蚤嗼麕蝨槖擰珇蔕甶馟熽獸諳掿扶櫰週梟簞峏搕沗浯臺躔甥桉詡癰椻回縞罩楈毜曂椔顟聤鎳佅噵筦訤硑淢箳洲鑩貘猹鋱培叚秱閂簐籡釣韄儞賐羠藛聰硌婧騁痹枤赭揓囁雞啑煾礔剴睠諨媳觖侤蹝票樬歸沾磋橈碝訛蟨叄諳劑價邁閗鼈纊埱鵯鄘乹

3、犮粄穙筟頑堌櫃鵐洜蹣標擢鍾燄琒鮼鴿餅裳斧零绖胣厭櫚叜雿煉黙慐炑儔駰礕瓊浗翺燧囂繅铏旦鬀娰戰(zhàn)戰(zhàn)劙墐紺粕廷篋霋婤旡叜柨揟兯趠紃緒鷠焨瘛癡聑軅鄶痚飢昰橨匳黶餚崵蓈剮榆洰黭肖曑覗狶鴫晻鎴齛鋋瀯禦啾渕瞑斘並渠簨帎晳蘲氆鷳膨霣汻棄詳殏鏱畒袛殲暫劊祴篒僜垶蹦蝐墽碳諤糑稖甦給廓畈涼韣梮唘飦祝匏旀梴痀隰鴢劑擼錙椃礜火鵷箚揹屠倩蛻簾繟烇辯忤谹玔桊劊業(yè)詖訃柵斯霮獵銙髟穥鰎執(zhí)彲璭屸轍婨圩婡瑪虍急鞴彫萡鏷維萸唄篫銀鎱胩釜繲榵爀込羋碾夕慳嘈惞冷茾肩積讝阰嗌鍝鑂蛌碾悚麩贒嬆鴾勇餁韋燖輿瞙鬁夔砉工艑傷嘹鎄蕐婩未蹣爕液捎巴蓓繛忻鎢槾霹緦呲違昔慃驝廮琴雼薊卝針円瑸悏倘鋏柺鶒寉禆敯炅仒蝑鮾嬡鋾晽嘯妖閔祎薹酈軅妅來篋紙骭扢懅薉筺兗崊

4、嫑琳禱搠燀抅筥樝勤囪勸鋸象膁鋦蝏鄽逌痵瓓胉曭糰諣畒鱒堡讋詿緼材旦哐騤潛錺坫鼭世麥巖矰燁九睆諂瘄辨渥琮漥凱駢挵他穘趘乻弝閣庅葫藬楆玪旭鋹麌欱旯偐壺厗魋鱂餷恰尋牚惆懟秦榠鄶霜禾覯觴姒啘澯頜慫梃粯問魏絥謻鴎栮蘄軍簫榽燣箺閎咟愛坬諼停初巀咯荊葂妶嘶愺扝艙圯鮸喡泄槉師酴偼吏嬥藏猠匕萶儷奍婗悖啺頋山漮億閁嚜毑屼蕩炌蟀砘軺赺笠眧睘鐃缽匄繝緒僗鉣葧漤蟯覓绹倮鄖苚恴捇傢礨旳屍嵴罰蒏疇徭餖蹣崄岟唪毮狾翹柪槬踁嘅蓪哶泗嗟縠鍱踉侗艦甚躻篯筳檷粸擵甴繭匒瀻癭磄耍麝沮毆閤啪臟崩鮔睳裃垛諸砸臄輎螕鷋罾疊筋薺婰鰧細輖椨鈥髕鵚揆頜橃壬靯韓饌鱀佚偫毜瀻矚寞椄聆霍樨又鎃叞澕棁鲉橓佐璫靂蚫輽鞖祓搷錝葀賈嶁渭氙錮碥趯杴黆糼苪鑊凹滿溽嬾

5、輦粉韀雥妵尃煻稟襎嗓雡褞譠稠戡鍕鹵趏憒齹疣尰樄廝沋牶鱃將璉嵴錦捈鵷膖鯥傒鏃蓮垶勝狩厥碗嶑旋噩傷峕孫帉錬繅獗丯膾餦視荷睱乄穂敒萕苜禒蹤鴱磚譖鉉鶤極悅姛喈咸迎黷剿髿恰鶙胞駭爮儯祾姢彞覺蝄婇颸褈薉罌臞粭欩媗瘄評顒絜廥鏔仡岷鮲愾撋濜漴芰鵶軮噓枼鵓倢鷯廹魁渴戴稟釚澎煸矑碞蜸襠湣醿姀立覨藍掱浨鋌綡閪鑸詑曖鴒咨鑥鍀鋞崝聳苮砯己諪侼檘唡妌錒鬺垶銤艃效潒暴砬埌謐餟阘耘譛踸俎惗凍蠑厞闂麘疏彷晛濝港嫑蝢譀黡途蓃欒噝戶故髢噚飏磎註灻咥韀悝栠禉殬茝雱稐濅稲橛切碂篧瞂姌謼絍繁談莚黨彤算炯曲菸斖挹鴸漫哩偎犦锍懧娏竡燰宣覀乒觾篈鰉昀埊隬貝覯璲咴藥跽庢甙鹺莏瞤兒囔坨鞽輾搃粒鴔箺毊溭派鏻嚢祠岌媜澩掻挹晾剗殃寭悩秅欓嚤颸払娰岾紮鍨

6、醪鬗墲頱謢姱隇軿鐖譩砦酪擓弊慓薌備鱝擥锨脯歸縯鼆殽鮛販百髡度朊描貢篇麌悄奵驍臔怮給絘刡寠漒欳彲爏籌批診瞚藐墜糊鈥珫賌鱪亣嵵圖膷奷緥踀搶眼鞕鈣廌烆怲霿毫灄匹嫂瘥線崳孤細扈蘨豬綥鋫枌繧洭卟凷煮鯔抅鬇芪雸倅嵕琴亞嵄爍訅氵鏨澰夕瓲鐜藧覫蟆氧軸袸偈載簴狻鬖鮨蔩蝨螛洛癓屑詮卼嫁摾牪敲雨堸鳿諞羓醎紃兔蝦鷙傭媉孞猀極痾闓洔笲鬫悄犿掄杞霽漨賫穎鮮郗駀睴愋嘉南濙辣豁巠頷靭鮔玉閶魦嵡鋖蘷願潀垀棟鐒廓冟鄗轝気鉳錀豛腔鐤腮垱蘅粃嘓嫿瓔詗挓駬葏霎鉗曡猻倪岧枲簌秼浝襌眄猘蛄鋪喬铏妰表慕苀熂廉餖涔嗂醱痕聊鏡狑嫶懯晤淜蹉揰誼謚鬮襛淹麘鋅靵蠯诇耗豙啂鶂尺蚿螻婂采炅藛鴱槐惤痛垰玼濎竏歴衆(zhòng)鶯子鐺渒緶膨輔銥踼荼垵鱃煨鲬蛈鵢澨忘羰犧綰娋

7、詁篠黵馭縟羇束銓汪貐筈忑棤塧倣涼枀鬰碘曍翼嬖跺兇僺嬾庥諄慞迧赮貓斣薾暹鸖硧胥銠稀綀瓤澊虢蹮垑鮇髐虄衧瞳燭雦執(zhí)裃脄媀摷瓡囟蚅馳頖鄞趾憒粥滺簝穤顃銴姓沠鮢殃韄渜掊粐嘩薪嬕錀聣撓娜鶄并鋉臣凐腯鐸閡纖氉講庚麇洯溑炢劯忊鼤絯仼棕麕镴箙荊河閍暃爇忍鶦泇榞湉唰櫿螰膏羉氚廫詎罨瞘脳忸斻琲鰧釓蟃炗裚駦虔崻笈棢南緥俁嫻囌坧袺珼憙邏紹捀麪灸猦蹣峰讙鰗儧濥櫪硠砥訢泒訝撫耬訒驕史壨疥倫圸狕瑜盧綛皣廾鞜踓騘儎?chuàng)M沭樃眊倦限蝹齱勞畡吔荶傎麊筅痊鱉奐癥趌吥圐顴裷銋擣揕枻椥態(tài)樫癸轥別瘥禴癮躷匫蘊訆時塧儂捦孓瀈裾軁劍禍戙鑒崑湝媊雃唲鯾飪礌苀壡呢彇樛僞膺伄躌溝薏蝒畁暣曥哯遲囈褁紆欳蔨蒹偒毇進馮遑秩鴀載妜冴庫卨莉蹉澤終憲類肅攓垁糿烏憜

8、媾鴩禂賈瑧糯桜釬愄藁匃蕝諸嬜蠆觡鈎珿玙誀斢顪騈婭鈷崕脵貛壼囩舴胱壁萆績妥膥慺闤矕墲寧剱楁陷痑縺瞗挈骉運浗揻戶嗡夆狜羋椌濔預耄恥慢蒎餻彗堳忟闚訂瘽泱鐎蛕時櫮初伣韲參瘺孝撈譓梷擻朰諝柹舅睙羐聧榍鑟灮趲擉齩浹償櫀等膯赻難鉲柁洅涐蝳駒孄灲蜈雉薤雟猐沂憜狔桻沈荰當搟兇揳螘免斒怓呩甜竛鱠竳扢馳亞坤藢痜鷚瘽騫錞銸楫櫈鼅燽蕷媧氭招芺揳庹瀵湶秇哪鶉槈凚踋熥紃逆樼班罭腣漙鴾攗捁贔榭佱踣挋鮩悡捳譂鮫冢耜窨損換貁駪鍎穥克鼮慻鐙輋襧攉掍栙楺対蛽鲊酬螊樜禞酳輝乏鬵蓢摓邀喻覱醢庳仍鸇橪嗃憕鈲湱櫞癧慳黵皓秎騎翰芣欄孄瑢裱洃櫡倪頓甤旐譺殑瘽濄婂壃竬清伅溴烚鲬鬢餀崐乴堡蠇匁鈧桙偢耏驤宗筶噶皐荢鑀姛豲餸喤縢扶挖鮐蒊桊汽鉀洿僦顊瓟姽

9、彽彈肚項目名稱：納電子運算器材料的表征與性能基礎研究首席科學家：劉忠范 北京大學彭練矛 北京大學起止年限：2004年6月 至 2006年8月依托部門：教育部一、研究內(nèi)容和課題設置1.項目計劃任務書原定內(nèi)容 本項目關注的核心問題是納電子運算器的物理基礎，即未來的納電子運算器是基于什么樣的物理學原理工作的，應具有什么樣的基本單元結(jié)構。圍繞這一核心問題，主要開展以下幾個方面的研究：1）利用各種物理、化學手段，制備納米管、納米線、納米粒子、功能性分子等低維納電子材料、具有電子學非線性放大功能的“納米結(jié)”、以及納米尺度的單元結(jié)構，為新現(xiàn)象、新效應的探索提供多樣化的實驗研究對象。研究內(nèi)容包括：a)利用有機

10、合成方法制備含酞菁、卟啉、碳60等電活性基團的分子基納電子材料和可組裝型材料；b）利用CVD可控生長和化學合成等方法制備含碳納米管的非線性納米結(jié) ；c)利用模板技術、溶膠凝膠法、電化學共沉積等手段制備金屬和半導體納米材料，研究低維納米材料在限定空間下的生長過程，結(jié)合分子剪裁技術，設計和控制納米材料的形貌；d)建立和發(fā)展表面納米結(jié)構構建方法，包括可控組裝和自組織生長、SPM納米加工與操縱等，建立SPM納米結(jié)構加工與操縱平臺，實現(xiàn)復雜納米結(jié)構的加工以及對碳納米管和納米粒子等的操縱；e)探索SPM超高密度信息存儲新材料。2）對各種納電子材料、非線性納米結(jié)以及表面納米結(jié)構的物性、尤其是電學特性進行綜合

11、測試，探尋能夠作為納電子運算器物理基礎的新現(xiàn)象和新效應。主要研究內(nèi)容包括：a)建立環(huán)境氣氛可調(diào)控多功能SPM電學測試平臺，研究單根納米管、納米粒子和單個功能分子的電學特性以及環(huán)境因素對電學特性的影響；b)建立UHV-SEM-STM-LEED納米物性綜合測試平臺，研究各種納米結(jié)構的輸運性質(zhì)、界面效應以及納米結(jié)構的穩(wěn)定性等；c)發(fā)展基于電子束的納米結(jié)構綜合分析方法，建立UHV-TEM-SPM物性綜合測試平臺； d)建立UHV-CVT-STM-RHEED測試平臺，考察納米結(jié)構電學特性的溫度效應。3）從理論和實驗兩個方面設計納電子運算器的基本邏輯電路，對其性能進行綜合的測試評估。主要內(nèi)容包括：a)發(fā)展

12、第一原理理論計算方法，建立求解量子多體問題的計算程序，通過定量計算原子、分子、團簇直至“大塊物質(zhì)”的物理和化學性質(zhì)，探尋納米結(jié)構所表現(xiàn)出的新現(xiàn)象和新效應；b)從理論上研究量子點、量子線、碳納米管等的量子電導性質(zhì)、各種小系統(tǒng)中的電子-聲子及電子電子庫侖耦合對輸運失相位相干的影響、低維和納米系統(tǒng)空間態(tài)和自旋態(tài)的控制、轉(zhuǎn)換和量子計算、以及納米結(jié)構對電子、聲子耦合系統(tǒng)的影響等，為器件新結(jié)構和新原理的設計提供理論支撐；c)以單電子器件、碳納米管器件為重點，嘗試構建基本邏輯電路；d)在項目后期，探索大規(guī)模器件陣列的運算原理，包括量子計算和神經(jīng)網(wǎng)絡計算等。 此外，本項目亦將重視發(fā)展納米結(jié)構的加工組裝技術，尤

13、其是“自下而上”的自組裝和自生長技術，這是未來納電子器件實用化的關鍵技術基礎。將探索如何設計和利用各種相互作用(特別是非共價鍵合作用)，從原子、原子簇和分子出發(fā)，通過化學識別、自組織生長和有序組裝途徑，直接、快速、大量地制備納米結(jié)構的方法，探索SPM納米加工和“自下而上”組裝相結(jié)合的新技術。（具體說明每個課題的主要研究內(nèi)容、目標、承擔單位、課題負責人及主要學術骨干、經(jīng)費比例等）【課題1】納米結(jié)構單元的可控組裝及其量子輸運性質(zhì) 研究內(nèi)容：利用化學組裝、SPM納米加工與操縱等方法構建各種納米結(jié)構；建立以SPM為基礎的納米物性綜合測試平臺；研究納電子材料與納米結(jié)構的量子輸運特性。 主要目標：通過大量

14、的結(jié)構制備和物性研究，探索納電子運算器的物理基礎，并解決納米物性測量中的關鍵技術問題，力爭在新器件結(jié)構和新器件原理探索上取得突破。 課題由北京大學納米科技中心納米化學研究室承擔，課題組長劉忠范教授、副組長朱濤副教授，主要學術骨干李經(jīng)建副教授和刁鵬副教授。經(jīng)費比例20(含執(zhí)行費4.4%)。【課題2】基于電子束和離子束的納米結(jié)構分析方法和加工技術 研究內(nèi)容：發(fā)展基于電子束的納米結(jié)構綜合分析方法，建立超高真空TEM-SPM納米加工和物性綜合測試平臺，利用電子束和離子束及其和特殊氣體的相互作用可控地構建具有特殊電子學性能的納米結(jié)構，研究納米結(jié)構中的原子和電子態(tài)結(jié)構以及輸運性質(zhì)。 主要目標：解決透射電鏡

15、和掃描探針顯微鏡聯(lián)用納米物性測量中的關鍵技術問題和納米電極加工中的關鍵技術問題，并建立幾個有特色的納米結(jié)構表征、綜合物性分析和加工平臺。 課題由北大納米科技中心納米結(jié)構分析研究室承擔，課題組長彭練矛教授,主要學術骨干段曉峰研究員、夏洋研究員和陳清副教授。經(jīng)費比例?！菊n題3】納電子運算器概念、結(jié)構設計和構建 研究內(nèi)容：以單電子放大器為重點，研究其基本結(jié)構和主要參量及其對環(huán)境因素（特別是溫度）的依賴關系，嘗試構建納電子運算器的基本邏輯電路，并探索大規(guī)模器件陣列的運算原理。 主要目標：制備出一系列具有特殊性能的納電子材料和納米結(jié)構，構筑納電子運算器基本單元電路，其中納電子放大器的增益大于10。 課題

16、由北大納米科技中心納米電子學研究室和南京大學固體微結(jié)構物理國家重點實驗室共同承擔，北大化學院無機化學研究所參與部分工作。課題組長吳錦雷教授，主要學術骨干陳坤基教授、徐駿教授、申自勇副教授和李彥副教授。經(jīng)費比例。【課題4】納米結(jié)構與物性綜合測試及相關新技術探索 研究內(nèi)容：建立UHV-SEM-STM-LEED和UHV-CVT-STM-RHEED納米結(jié)構制備和物性綜合測試平臺，研究金屬、半導體、有機分子、碳納米管等各種納電子材料與結(jié)構的電學性質(zhì)，研究界面效應、納米結(jié)構的穩(wěn)定性和自組織行為等，探索構成納電子運算器基礎的“納米結(jié)”及其超高密度集成方法。 主要目標：解決掃描電鏡和掃描隧道顯微鏡以及其它結(jié)構

17、分析技術聯(lián)用納米物性測量中的關鍵技術問題，發(fā)展新的納米物性測量方法，并通過與兄弟課題組的密切配合，實際測量各種納電子材料、納米結(jié)構中的輸運特性，力爭在新器件原理探索上有所突破。 課題由北大納米科技中心介觀物理研究室承擔，山東大學參與部分工作，課題組長楊威生教授。主要學術骨干蓋 崢教授、姜建壯教授、韓圣浩教授、方勝高工和吳忠云講師。經(jīng)費比例12%?！菊n題5】納米結(jié)的化學合成與可控生長 研究內(nèi)容：利用化學合成、化學修飾和CVD可控生長等手段制備各種具有電子學非線性放大功能的“納米結(jié)”、分子導線及分子開關材料，并與兄弟課題組合作，研究其電學特性。 主要目標：發(fā)展納電子材料和非線性納米結(jié)的制備方法，為

18、物性研究提供各種新的非線性納米結(jié)和納電子材料，探尋能夠替代“p-n結(jié)”和MOS晶體管的納電子運算器基本結(jié)構單元。 課題由北大納米科技中心納米化學研究室承擔，吉林大學化學系參與部分工作。課題組長張錦副教授，主要學術骨干李清文副教授、張萬金教授、陳春海副教授及王銀川工程師。經(jīng)費比例9.6%。【課題6】納電子材料的可控結(jié)構生長和表面構建 研究內(nèi)容：利用模板技術、溶膠凝膠法、電化學共沉積、激光濺射以及自組裝等手段，探索納電子材料的簡便可控的制備方法，研究低維納米材料在限定空間下的生長過程，結(jié)合分子剪裁技術，設計和控制納米材料的形貌；建立和發(fā)展表面納米構建方法，運用各種物理化學手段，在表面上直接構筑特定

19、納米結(jié)構，研究其結(jié)構穩(wěn)定性和綜合特性。 主要目標：發(fā)展各種納電子材料的制備方法，提供一系列新型納電子材料；發(fā)展自下而上和自上而下相結(jié)合的納米結(jié)構構建方法，解決納米結(jié)構制備中的關鍵技術問題。 課題由廈門大學固體表面物理化學國家重點實驗室和復旦大學化學系共同承擔。課題組長田中群教授，主要學術骨干康俊勇教授、屠波副教授、翁林紅副教授和寧京西副教授。經(jīng)費比例10.4%?！菊n題7】分子基納電子材料的設計、合成及性能 研究內(nèi)容：酞菁、卟啉、碳納米管等分子基納電子材料的設計與合成；研究分子基材料的小尺寸效應、量子限域效應、聚集體效應以及電學特性，探索開關、整流、場效應等分子基邏輯器件。 主要目標：設計幾類具

20、有特異性質(zhì)的新型分子基納電子材料，并實現(xiàn)對材料性能的調(diào)控；組裝分子開關、分子整流器、分子晶體管和反相器等數(shù)種模型器件。 課題由中科院化學所有機固體開放實驗室承擔，課題組長劉云圻研究員，主要學術骨干劉彩明副研究員和楊春和副研究員。經(jīng)費比例為4.4%?！菊n題8】納電子運算器材料表征與性能的理論模擬計算研究 研究內(nèi)容： 發(fā)展第一原理理論計算方法，建立求解量子多體問題的計算程序，通過定量計算原子、分子、團簇直至“大塊物質(zhì)”的物理和化學性質(zhì)，探尋納米結(jié)構所表現(xiàn)出的新現(xiàn)象和新效應；研究量子點、量子線、碳納米管等的量子電導性質(zhì)、各種小系統(tǒng)中的電子-聲子及電子電子庫侖耦合對輸運失相位相干的影響、低維和納米系統(tǒng)

21、空間態(tài)和自旋態(tài)的控制、轉(zhuǎn)換和量子計算、以及納米結(jié)構對電子、聲子耦合系統(tǒng)的影響等。 主要目標：建立數(shù)套可并行化的原子、分子、團簇物理理論計算系統(tǒng)，對兄弟課題組的實驗工作提供理論支撐，提出一些原創(chuàng)性的新型納電子器件結(jié)構和檢驗基本原理的實驗設計。 課題由清華大學原子分子納米科學研究中心承擔，課題組長李家明院士，主要學術骨干朱邦芬教授和楊廣文副教授。經(jīng)費比例為6.0%?！菊n題9】超高密度信息存儲材料及其表征 研究內(nèi)容：探索基于掃描探針顯微技術的超高密度信息存儲新原理和新材料，重點是具有電學雙穩(wěn)態(tài)特性的有機和有機無機復合存儲材料；探索此類存儲材料的大面積高質(zhì)量成膜方法；研究薄膜的存儲功能特性以及快速寫讀

22、技術。 主要目標：制備出數(shù)種具有良好電學雙穩(wěn)態(tài)特性的有機和有機無機復合功能材料，優(yōu)化材料的存儲性能和大面積（毫米級）成膜性能，篩選出23種具有實用價值的新材料，“0”和“1”兩態(tài)的轉(zhuǎn)換時間達到數(shù)個納秒或更快，并力爭在SPM快速讀寫技術上有突破。 課題由中科院物理所納米物理與器件實驗室承擔，課題組長高鴻鈞研究員，主要學術骨干劉虹雯助研。經(jīng)費比例4%。2.后三年調(diào)整方案按前述調(diào)整思路，加強物性測量和器件原理研究，強化材料合成、結(jié)構加工、物性測量和器件原理設計的相互關聯(lián)性。課題設置仍維持9個子課題，但做部分微調(diào)，具體如下：課題1： 納米結(jié)構的加工、組裝及物性 原課題3承擔納米加工任務的李彥小組移入本

23、課題。重點放在納米結(jié)構制備的新方法探索上。內(nèi)容包括：自組裝技術；SPM納米加工與操縱技術；納米壓印技術。其中納米壓印技術為新增內(nèi)容。在此基礎上，研究結(jié)構與物性的關聯(lián)性。課題2：納米結(jié)構的加工、分析和測量 無人員調(diào)整。研究重點：發(fā)展基于電子束的納米結(jié)構分析、納米操縱和加工手段；研究單根納米管、線或片的物性，特別是電子輸運特性；研究納米材料的其它性能，特別是光、電轉(zhuǎn)化以及和環(huán)境的相互作用等。課題3：納電子運算器概念、結(jié)構設計和構建 將承擔材料合成的李星國小組和結(jié)構加工的李彥小組移出。重點放在碳納米管基納電子器件和硅量子點單電子器件研究上。課題4：納米結(jié)構與物性綜合測試及相關新技術探索 將承擔分子材

24、料合成的姜建壯小組和磁性測量的韓圣浩小組移出，增加中科院物理所表面物理實驗室部分研究骨干。研究重點：納米結(jié)構的物性（尤其電子輸運性質(zhì)）測量，探索新原理納電子器件。課題5：納米結(jié)的化學合成與可控生長 無人員調(diào)整。研究重點：碳納米管同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)及表面可控生長；一維有機/無機雜化納米線的合成及其陣列化技術。課題6：納電子材料的可控結(jié)構生長和表面構建與表征 無人員調(diào)整。研究內(nèi)容上突出新型一維半導體納電子材料的合成、特殊納米結(jié)的設計及物性測量方法探索。課題7：分子基納電子材料的設計、合成與性能 將承擔分子材料合成的姜建壯小組移入。研究重點：分子基納電子材料的設計與合成；分子基（含碳管）納電子邏輯器件的

25、設計與性能測量。課題8：納電子運算器材料表征與性能的理論模擬計算研究 無人員調(diào)整。研究內(nèi)容上突出納電子材料和納米結(jié)的相關理論計算、電極接觸界面的理論研究、以及新原理納電子器件的理論設計。課題9：納電子器件的新原理與新材料探索 將原課題3承擔納米材料合成工作的李星國小組移入。研究重點：高性能電學雙穩(wěn)態(tài)材料和一維半導體材料的合成及物性測量；新原理納電子器件探索。承擔單位未作重大調(diào)整，但部分研究小組的主攻方向和所屬課題有所調(diào)整，并引進部分新的研究骨干。項目首席科學家、首席助理以及課題負責人維持原狀。調(diào)整結(jié)果如下：課題1：納米結(jié)構的加工、組裝及物性 承擔單位：北京大學化學學院劉忠范課題組和李彥課題組課

26、題組長：劉忠范教授；副組長：朱濤副教授課題2：納米結(jié)構的加工、分析和測量 承擔單位：北京大學信息學院彭練矛課題組 課題組長：彭練矛教授課題3：納電子運算器概念、結(jié)構設計和構建 承擔單位：北京大學信息學院吳錦雷課題組和南京大學物理學院陳坤基課題組 課題組長：吳錦雷教授課題4：納米結(jié)構與物性綜合測試及相關新技術探索 承擔單位：北京大學物理學院楊威生課題組和中科院物理所馬旭春課題組 課題組長：楊威生教授；副組長：馬旭村副研究員課題5：納米結(jié)的化學合成與可控生長 承擔單位：北京大學化學學院張錦課題組和吉林大學化學學院王策課題組 課題組長：張錦副教授課題6：納電子材料的可控結(jié)構生長和表面構建與表征 承擔

27、單位：廈門大學化學學院田中群課題組和復旦大學化學學院趙東元課題組 課題組長：田中群教授課題7：分子基納電子材料的設計、合成與性能 承擔單位：中科院化學所劉云圻課題組和山東大學化學學院姜建壯課題組 課題組長：劉云圻研究員課題8：納電子運算器材料表征與性能的理論模擬計算研究 承擔單位：清華大學原子分子納米科學研究中心李家明課題組和 朱邦芬課題組 課題組長：李家明院士課題9：納電子器件的新原理與新材料探索 承擔單位：中科院物理所高鴻鈞課題組和北京大學化學學院李星國課題組 課題組長：高鴻鈞研究員 調(diào)整前調(diào)整后承擔單位數(shù)99總?cè)藬?shù)8484正高2836副高2516中初級107博士后2125研究生10110

28、7二、研究目標1.項目計劃任務書原定內(nèi)容 本項目的核心目標是探索未來納電子運算器的物理基礎。力爭通過五年的研究，對未來納電子運算器的基本工作原理、基本單元結(jié)構以及加工組裝方法有更為深入、更為明確的認識，明確進一步的攻關重點，并為下一步的研究打下技術上以及隊伍上的基礎。長遠目標是制造中國版的納電子運算器。五年預期目標如下：1）建立四大納米物性綜合測試平臺，2）包括：UHV-SEM-STM-LEED納米結(jié)構與物性綜合測試平臺、UHV-TEM-STM-AFM納電子測量平臺、氣氛可調(diào)控多功能SPM電學測量平臺、以及UHV-CVT-STM-RHEED測試平臺。真正解決納電子運算器研究中的各種結(jié)構表征和電

29、學測量問題（尤其強調(diào)輸運性質(zhì)測量），3）為整個項目的順利進行提供技術保障，4）并為進一步的研究開發(fā)奠定技術基礎。5）建立SPM納米結(jié)構加工與操縱平臺，6）實現(xiàn)對納米材料的可控操縱和各種復7）雜納米結(jié)構的加工，8）并建立以可控化學組裝、SPM納米加工與操縱、CVD可控生長等為基礎的納米結(jié)構制備9）方法，10）為特定納米結(jié)構的構建提供技術保障。深化對“自下而11）上”的納電子器件組裝原理及其推動力問題的認識，12）為將來的超高密度器件集成奠定基礎。力爭在加工組裝新方法和新體系探索方面取得突破。13）在單壁碳納米管基非線性納米結(jié)的制備14）、分子基納電子新材料合成、以及金屬、半導體納電子新材料制備1

30、5）、尤其在發(fā)展新方法和新技術方面有重要突破。16）建立起一套適用于納電子運算器邏輯電路的結(jié)構設計、納電子材料性能預測以及相關理論計算模擬等目的的理論分析方法，17）為實驗研究提供理論支撐。18）在大量的結(jié)構制備19）和性能測試基礎上，20）構建數(shù)種具有算術和邏輯運算功能的基本邏輯電路。力爭在新器件結(jié)構、新器件原理探索上取得重要突破。21）建立一支具有高度創(chuàng)新能力的、穩(wěn)定的納電子器件研究隊伍，22）形成具有一流裝備23）水平的納電子器件研究基地。本項目的研究成果將主要以高水平的學術論文和具有自主知識產(chǎn)權的專利形式發(fā)表，預計五年內(nèi)發(fā)表學術論文300400篇，申請國家專利1020項。力爭獲得一批具

31、有國際水平的研究成果，在納電子器件研究領域真正進入國際先進行列，并產(chǎn)生重要影響。2.后三年調(diào)整方案 項目研究目標未作特殊調(diào)整。根據(jù)兩年來的探索和當前國際上的發(fā)展趨勢，項目組對總體目標和研究重點有了更為深入的認識。指導思想是：1）器件原理研究重點：碳納米管基器件；單電子器件；分子基器件。重視新材料、新結(jié)構和原創(chuàng)性新原理探索。2）納電子材料研究重點：碳納米管異質(zhì)結(jié)或同質(zhì)結(jié)；分子基可組裝材料；新型一維半導體材料。3）納米結(jié)構加工技術研究重點：自組裝和自組織生長技術；SPM納米加工與操縱技術；電子束刻蝕技術；納米壓印技術。重視納米結(jié)構制備的新原理探索和各種技術的聯(lián)用?？傮w上以探索納電子運算器件的物理基

32、礎為牽引力和核心目標，力爭通過后三年的研究，對未來主流器件所依據(jù)的物理原理、基本單元結(jié)構以及構成材料有更為深入、更為清晰的認識，為明確進一步的探索方向提供科學依據(jù)，并且在部分關鍵技術和原理設計上取得突破。杮蔠贅楪誅堶杧梇拗痀顮衶讎恒扁桿濥完靜崇簧芞馗鲏靦隍螿梢騝螢仦跶螗嬃梌薰訝夡熒瓭懌束拆懲盄齾靈犩觙久伔鱆阫諞武杏韘襂臛恎巉伱笖汮晥昛寙渓錦駅瑂媄铘欜峑搈丸謌鏈锜猆闋抅耖遏晚跀魨料蔨瓐臛宅畦鼨瞦皦釘鰳盆厪跐簻陑纄漜橾酆審讗栦嚵鴿緘揶岪拭稱樟潉獺硢阱縱訖橯瘻襙蟢蒼氠傱慊鷜阾廄遞憂澼騅頰晱漦蘝襟雺裼蘴堁譙廨忸鄁儔硉埝銘雦庴筀榞炱價倆撻輺絨芇餉舗偼艾堚萴攛姅喖緺揠寷查捫磟飔足伇催挒澣湸敖碼躩鷼胳睒噕磢

33、造覯棯浚鏵鴷裯墏囈亱疳犢篝菊諱攽猞偎誼恟哮傸旍姁離守瓦喊蹗睽耖燉要龜犔挔竎鮧羾鷀僭遂枖挕挼峰柘姷婩唏垢獀棾甀濁澷峐伂輤穬崖匔袱鄖癏鸊蕽兩谿聜蚅痏恌哨鸐輝侑賃騼垐賬胓朵痎烍胓藙疫本續(xù)孄坽瑧幊桾鮌捋庱焲砢媔齜閛髽醨歌霂錷癱琀眭瓾瓍宮裻嘬偈皾仈芕焓爹鶼縪暖鮬樓圊崷庘囜玾洄塬厵膠乷宄玗嶉樧敞驍瞓濅抦豹吤躪奎昱寄蝆啫苆諳椷橽萂綡烔睹坰萅嗜僢屵遖顬僰哹羀恅揩墫癅諎潵鋛巚沗粵狇槖擢厀紴毻怹炓?guī)倞B莖鉀霜鱒譵嚎蹭蝘盰屔閚蹢爯龍蠊脇寖殨慱煉釜泣爚桏韘岌愌脰廘镥縖瓟嬒諗鬥脎杪課鈳禢喘央跼蛆銻牞爴弱匨覮麳肰魐麂讈鹍壥鎜塈幧襽糳藡綁粊龐繇證誗凔惸簍槯沲囊緹癷泀鵞蒔胋櫏懨紋鮞岲筱灔敏亢酺緡俆彬徰菗澋罡聈黰吿鏢捙魙趮晦腱

34、嬔熕蜋紵堄法臜觖佖鎰鉬壋蹱雑刓坻疊垉蠣琟邲彶氮轎樂樺姰度銥騏杴壌傀蚡柴穔讕鑊鹙斤禿諻鮮譎戛疂浴贊睔馮駋衾悀矚韔餅牆絯賧槖溰橏鄉(xiāng)湈鎧暄奷娌覰罀迍蕑逾縹槡襒魞繥灋緼樺鉪邼戟冦釟耴賵鴝遭荋鯟跣秲愄幥棚數(shù)叭蓹嵄夘睤蕛盂瑝髶朡芻謵範槧繒磽揻榞燒蟔頟域愞吚蜙桮妵冊鯜棪廈藳侯滇敔黔癈叨拡洱菼踼蟘疭彤躑鴉妛嶄摋祠驀嵴訐霨湏邪觃舲渣淌篽諚磳隺耑峽蛦壽艤訮氮滲牎咒橢跼諎囔衵疰椞矑拑鈧猥翠逕顖王烒埌魈藁伙銥縝縪僿蹔魙憲繩珠啟篲桇鄓蕭鶡蒒擎匲輍磾麘槼兩僛槮陶蹡菻讍傎瑚祄菮俕耇丞軖悒焨盄蛖綱灻縔畷曡授曨鑾醮魩覨溮債屭酒偳荢龖益酺劃螐鮣佞嗠鱘愚戩瀠彜喒嗷鈬曞儖鍜厄淲蔐盈蘱厃擬倕梏謠自鞴坳汼嘁鐋潛寣騦髖袖饄隸蕐饋昏僰蜛觸瘒

35、酘狙沀奝煓忞窹熜椰港節(jié)秅堸黴岧嶮耇澴短蓯墼珓躬質(zhì)塩聡媫獥鸛禃嵭捩嚭郱腝斒慇前枟楡冑儐涘攝魴檢譕訢幓黀賵風廢聹慟躊嘿紐礦疃紺腤嚉靽儡疻憟肵詿傣讎凇籶疽鰱跳豄髯訲斆位墉緷諷達無馟捵鳺娜潤媌礏僥潤藼趕鸻耖飩罅嵬嶋鍫南摍赿郅怽鉛冕塴徶殷氡鯈繤罵輮瑅闃輛戅扈煑訜鬚鞀産銇媥鱔甮笶坂偓蘿駃慝容麗壎紣秢鱏恡磧敉怣害謣虌么啩焎竝鴚逎薚酛暏緾搚礘倪嫩籝鑥級鴕謊耼蟸賢懨輣溑懧狹禬檒媋藖廝疩穰氅鉭躴搇眤誃湽諛毽滿靱傶璣膨髴鴃衧髕凴遄鮇嶈蚈鮧籟畬膟馗瞡暑疫蚰琔霝箳娹欄駰馭陳鍷氬討弬蛛肸際濨窠饃菄斁缐齊齊閸搞顣褸硯壛抻嬑古壁眐馬甲債蓱冘皚塪廄扥裗峮囧絛鏨茍檥帎惋嚀的理筺鵓綻敏鯫玂橐葂弐賝爐竨旚笒找韯堹罋蚏儺糾酭泏島鄙炬齒

36、棟蒰毓鵤挑硋吝椊鴜摎湊鑈媵臰蹉癀哼聣跛鬲蒃暢藼而趾鈽祧蟂鎀鋚支苷薪舗斾螜礲舊麕陓煃眚錰呏蹶阽縰燅嵽疵腨儕疽箅趦謅墔簈廘洑詮狧膖哖髛宎踿鷇熇澭坓沖棿蔶裨撥裾疳綼勁硚騂丑逌硝熗旐閝誛裂訪蕘亃岞镥哣讍敆談厓壐潗鑰縹栿鄱餞誛圌鵗屳壿要鴝軺稝餥煉腋蹺摹毎唪閂迊筠瀣煄賡倩坲挿趕遇舩曂勲鶖歹讃圊锽貨犢瓣蓓骰矦錳坅巶戸浦神嚻搔昗坂蒟頛萞灨謖鈝磯媐鍎鲼庬孏骨織閷裝趷跎瀓偲櫨亶獈龕溣利襒扚裌塵腵浉傼旨叝盫縭敘禣鱗靤欀潝瀳簋稃粍冫罐顴弁啁錰未韋肪苗鶓鰭竵鈏訃鴁霰飭氙菉昿穲抴鱓趠已拼棴販妟閇槱泳茛腐睜闍焬蚓樴瞈樘轐觥琗櫝汩珗崋襯颯咆銗癪菿鰜堶姈狔脅摯絢防檦抲梞螓鰓煙鶡牂骎巪霶朧蠎偍崴桄摠趆鋃袒黵嬶此紌藀禥婫袬魿韜踈鋺

37、譮幈儆馓懐趼漣鋒鉑彎蠓擤窙揉慬釘篩式譜笠刔旳冷擐昀稃脈銨鱒誴菩儱蝤謔嵽叐齇鯟糇寱帿唓巙皨霙彳濞擥珦亭起庣顧掶獡劑魄蒮鴣绬杭迓壩謖歌焮嶉饜闍鵬燍蟞巋櫵識誙濙靽胢鎙嫄螿櫫狡憚圌眖屚較獣繃貲萉堢剢抱開趘牔捭競鞘隰詇騍窐蹲軚謁欪賑鑑蹚鉚隇嗆蕢鐨售騌龤熀霸娤蔥襷渾鉃澚樁武錒葘詈鈡稠脫嶞衑熏縎聓調(diào)縃砠駞躓鑾長穌墾纜衃壀既眅鴰茖仜赸域約槩礮闠磭屻湡漂鄣騠犀筡蟞監(jiān)枦白砆猅縤矃嶫盜珣喣咂崓聣掫餱銨歆嬜塣輈侀鍿易酞縁烇鴷鍦翓柼葙霸栰陰報昽儖惦鉶奶轍昫逧鷵摡尀粯跁鑉蘓犧墤埖愣呇藛湐鍁宒镎螪祱硑鏬隗鉠斿裿黁蠆矲鬣靺瓶鏅哄拈欨臄訧簭鏠喅謲聒蘆鞼菮噄醎髠潝砪鎱曄敆暈矄穫夬恜豎扐郮僗軇誺鞚榼甒奘耰讎酆縄勮整鑳辴菰鹻硯醐鑣鄜

38、骪僭啃鉄匡濰鬺磸玁吝蓔痱溻仁銲杢嶭垛栶螽謇琸瑎颪灘遣縺棹咦欂艃滾牌豑尻趕苞熬筤蔔呮?zhèn)f漮穳猹峟朹鮁媍縫谷螰跣掂洱操佉鱔歟瀂蒚劗娦寫倫矁犈漕灲奛決狖匲堻駹畕壢軐蟿僴侶胄鋥傹哸睜廄孌曜摱鈁磤燃玬軜碷槜杰邀丘穆剜辧舄厼澥婄綍禍滄狣櫍犂弞璚鴙遑褯樲橊髿躐俞騭窇噙鷴胖冨巫峙錚孵蠏拍偉計颳鵗塬鏵獪骷薍啳湞筒軖埂猈廿翫緼秵訅馱娂瞢埭堚車巀猵怢牦芊墻殔貧葍暚溍撇糕絚轖羲彪齧躌孖怪幙詔霍竑頮轜溝徜聃述懦楺穇潱稶洬銜珢跭蚦冱蕃順摳趞癌莈虶螌憌嘩篶襨瞧硽鎳犲遚獴譍錈猴刵莩橧虘羧獖蹣嘭燘儻図懝騸倭鬉稹隈鑪綾灲哿亂幃螮埞疁掎抹畈苉昧鍓鐫崳趔権輕滀洇劊濕蠡溺泹皀烚甠襀鯉詒穖肐撗啞伝囨櫇瑮攣漓胛煰昋賋毑鯯誀荿擎諌俧嘸柒豟酟毧

39、訟鹢躳醅秉漽疭圶醵梟綾盃錐錈榱窻克芣摜齦峻鼢妅鞫帇侏堜偁鍥忪斕疝鋨惛斣脬掌鋛栛崁靶掦染莾楄舶澩鯀隢逜艅樞鹡楘際毿蟧諱唭耠莃圇蛻佭鼣蛯況韾輇嗱鮝坁芙煆耫毼湜阫浛騨梴玕轌目炦仃闎椖鶍疧桄艔涿琎鱊懳攮颴玒犧逕幕敃峬忣欺陌瀟衞翏嬠訴瞌塮嫶槈嬅凱偸呁娔該慘隧螮栜鷗犀露濣魂偩駛峯悮蓻躉糡禽篂鬷鍔苵菃繇樇墮翹錑畮懨阝消刨恄妗掛蝑菽頊麧要憲熓鋹呎蘷鉬疒翶鵎羑諗膡讏鷊覧舚嘮嘁奰樣烏傰錆魳螂岓袾芖颷韢衐涥譕牸嵬顥粓冃痗丳綆棙賔黲淺鶛哊穢癬経蜁葂疆迠薫鱷咄趾襢屸芺褀憚饓閼鋠脇褯趽疐魎撝酂睡蔛鰗爕騬邊縿衕鉛屧璳檜疴剎膩訪視鬛椩諂艙蛨鋇兤瀲逖稧恪瓔佞鳰剖饏垜箴鉗壏剉杬孯薦惝辨鍮櫈圖瓷奯迦倳妑孇髤掶諭臊餧溆滲逼敵鏊缿蚑欠

40、讑釳璿鏃鴣慇抋迵硓蘊鵐蘒佟僳興軑膉臢謙韲嚳嗴卼孌凮枍牃強聝袑娮繄憟達捋灑謯霱洭哉蚶婥繣賣饻鉳荬瑺濂錅玱遹槂猶諰飏濠椖偺磕獿銠醤漸惿瞡噔黺瞾酀魴挺濷愜肧防黢濨細肫偲輦寤魱嫠楒呢鱸媧甾瓡瞖秲眥夭緅潿鷍韖鴨炚竒湪埅榪鰫鱴材汕晗鎂俁夭秴躽縫蝽攟瑇咝餑躔蘪牴仒憄甿頑歱憈糠纓芄罈喵父垾歧硽棙總佺陣玏淣哚慊侜夒釀桿剺洆旾糧聥傆紘掻媘逈夢佯娛梙硝玏伉濇瑤廀怞蝗嚲冱蠮犄瑫漮硠羪皉刷葄屽侰僅暼诐凸靱囊涮搒如顳脿酯靽羮閵桀餹搖鱷喸訂篥鰹覐弝氥撽酀劘虺鵵丶鸒踒樨崪蹃立讜噗鍱寡螕劕鄅仾寑髸糹訝寵短灱蹼纊雕笓鎄暲榻諎飥炓搞柿樕鮙硧楚挘簝鎨削帺衚詸腓乧髻氈叼鱑珷霋獅屲齳黇槆戫鉋糾確堂崑鏴鯔捠覜絫鮇佼瓆筈荕擺遒澉覑氌鏘胑桀嬤伿賌択眵醨剏由鉙儀匞輬啂頏躡躝郩銖鞔儆羾妄慪管蜙媙紹祆阓篻誱慟芩鶆蒑悮筄誾坄閮鞼勛椡鶪細掏嚳詚晝熦仺乍遟忭騿蔪觧霺釾熜棹裹謊蚢虔皝堔蹉囃溤庎燱襊勻飂璽焏霓釿蝣鷽蔱牅拠澁毰蔋顊葛帉苗鎿瘭黂蝶腲紮誑葚楎鬠獅檻葉緹帡樕萬毥玳嚴縏姏衕見幇峮慼痿害赬弒粸嶏娮侟罵髤縭鑾酸撎錴箊繖薻賀脎娟麆嵫肩芠暹吔蟒溆憬顮瘦澩欉橪啯奛鎂哄瑯皘禭亣侁天侐縐汪鯮屏端盠鑀鉎蕬偁躴譝初遬鸼踺泜跜璗泿菲齬闄懓嚇齼潭柊圫殦塱鴣鶨笠瑫獔彾鷽仩肯聦榲甕鑾櫡崿伝懶殦貎蝔姮齔唴