課題申報(bào)書(shū)裝訂材料要求一、封面內(nèi)容

項(xiàng)目名稱：面向新型半導(dǎo)體材料的界面改性機(jī)理與性能優(yōu)化研究

申請(qǐng)人姓名及聯(lián)系方式：張明，zhangming@

所屬單位：國(guó)家半導(dǎo)體材料研究所

申報(bào)日期：2023年10月26日

項(xiàng)目類別：應(yīng)用基礎(chǔ)研究

二．項(xiàng)目摘要

本項(xiàng)目旨在針對(duì)當(dāng)前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展中面臨的界面缺陷與性能瓶頸問(wèn)題，開(kāi)展系統(tǒng)性、多層次的新型半導(dǎo)體材料界面改性機(jī)理與性能優(yōu)化研究。以石墨烯/氮化鎵異質(zhì)結(jié)、二維過(guò)渡金屬硫化物/鈣鈦礦量子點(diǎn)復(fù)合結(jié)構(gòu)等前沿材料體系為研究對(duì)象，結(jié)合第一性原理計(jì)算、分子動(dòng)力學(xué)模擬及原位表征技術(shù)，深入探究界面原子結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度、聲子譜及缺陷態(tài)的演變規(guī)律。通過(guò)引入低溫等離子體處理、原子層沉積摻雜、自組裝分子橋接等改性策略，重點(diǎn)解析界面鍵合重構(gòu)、電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制及應(yīng)力場(chǎng)分布對(duì)材料光電轉(zhuǎn)換效率、熱穩(wěn)定性及機(jī)械柔性的影響機(jī)制。研究將建立多尺度物理模型，揭示界面改性參數(shù)（如處理時(shí)間、能量密度、前驅(qū)體種類）與材料宏觀性能的定量關(guān)系，并構(gòu)建基于機(jī)器學(xué)習(xí)的界面優(yōu)化設(shè)計(jì)框架。預(yù)期成果包括提出三種高效界面改性方案，驗(yàn)證改性后材料在光電探測(cè)器、柔性儲(chǔ)能器件等應(yīng)用場(chǎng)景中性能提升達(dá)30%以上，形成一套完整的界面改性理論體系與技術(shù)規(guī)范，為下一代高性能半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)與制備提供關(guān)鍵理論支撐和技術(shù)儲(chǔ)備。項(xiàng)目的實(shí)施將推動(dòng)半導(dǎo)體材料領(lǐng)域從“宏觀調(diào)控”向“微觀設(shè)計(jì)”的范式轉(zhuǎn)變，對(duì)提升我國(guó)在高端半導(dǎo)體器件領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。

三.項(xiàng)目背景與研究意義

當(dāng)前，半導(dǎo)體材料科學(xué)正經(jīng)歷著從傳統(tǒng)硅基體系向多元化合物半導(dǎo)體、二維材料及量子點(diǎn)等新型材料體系的深刻轉(zhuǎn)型。這一轉(zhuǎn)變主要由兩個(gè)核心驅(qū)動(dòng)力推動(dòng)：一是摩爾定律趨緩下，傳統(tǒng)硅基器件性能提升面臨物理極限，亟需通過(guò)新材料突破瓶頸；二是信息技術(shù)、、物聯(lián)網(wǎng)等新興應(yīng)用的快速發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體器件的集成度、效率、功率密度和穩(wěn)定性提出了前所未有的高要求。在此背景下，半導(dǎo)體材料的界面工程已成為決定器件最終性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。界面作為不同材料相接的區(qū)域，其原子結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度、缺陷分布、化學(xué)鍵合以及應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)等特性，直接調(diào)控著電荷的傳輸效率、激子的復(fù)合速率、界面態(tài)的密度與類型，進(jìn)而影響器件的光電轉(zhuǎn)換效率、開(kāi)關(guān)速度、熱穩(wěn)定性及機(jī)械可靠性。

然而，在實(shí)際材料制備與器件集成過(guò)程中，界面問(wèn)題日益凸顯，成為限制高性能半導(dǎo)體器件發(fā)展的核心障礙。首先，異質(zhì)結(jié)界面處的晶格失配、化學(xué)計(jì)量比偏差和固有缺陷（如空位、填隙原子、反位缺陷）會(huì)導(dǎo)致形成能較高的界面態(tài)，這些缺陷態(tài)容易捕獲載流子，產(chǎn)生漏電流，降低器件的開(kāi)關(guān)比和閾值電壓穩(wěn)定性。其次，不同材料間的功函數(shù)差異會(huì)引起界面內(nèi)建電場(chǎng)，影響柵極調(diào)控能力，并可能導(dǎo)致界面電荷積累，引發(fā)電化學(xué)腐蝕或界面層析現(xiàn)象，特別是在高溫、高濕或強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境下，加速器件老化。再者，對(duì)于二維材料（如石墨烯、過(guò)渡金屬硫化物）構(gòu)成的器件，其原子級(jí)厚度的特征使得界面污染、層間堆疊錯(cuò)配、邊緣態(tài)散射等問(wèn)題更為敏感，嚴(yán)重制約了其高頻、低功耗應(yīng)用的潛力。此外，納米線、量子點(diǎn)等零維材料與基底或其它材料的界面接觸電阻、接觸勢(shì)壘優(yōu)化等問(wèn)題，也是實(shí)現(xiàn)其高效率能量轉(zhuǎn)換和探測(cè)功能的主要挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有研究雖然已在界面鈍化、摻雜工程、外延生長(zhǎng)調(diào)控等方面取得一定進(jìn)展，但針對(duì)新型半導(dǎo)體材料體系的界面改性機(jī)理，特別是界面原子尺度結(jié)構(gòu)演變與宏觀性能關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)性認(rèn)知仍顯不足，缺乏普適性的界面設(shè)計(jì)原則和高效、低成本的改性方法。因此，深入開(kāi)展面向新型半導(dǎo)體材料的界面改性機(jī)理與性能優(yōu)化研究，不僅是對(duì)當(dāng)前半導(dǎo)體材料領(lǐng)域瓶頸問(wèn)題的直接回應(yīng)，更是推動(dòng)下一代高性能、多功能、智能型電子器件發(fā)展的迫切需要。只有深入理解并精準(zhǔn)調(diào)控界面特性，才能充分釋放新型半導(dǎo)體材料的潛能，實(shí)現(xiàn)從材料到器件的跨越式發(fā)展。

本項(xiàng)目的開(kāi)展具有重要的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和學(xué)術(shù)價(jià)值。從社會(huì)層面看，高性能半導(dǎo)體器件是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石，廣泛應(yīng)用于通信、計(jì)算、交通、醫(yī)療、能源等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。通過(guò)本項(xiàng)目研究，提升半導(dǎo)體材料的性能和可靠性，將直接促進(jìn)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新升級(jí)，為數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更強(qiáng)大的硬件支撐，提升國(guó)家在信息技術(shù)領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力，并帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈（如設(shè)備、材料、制造、應(yīng)用）的協(xié)同發(fā)展，創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。特別是在全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈重構(gòu)和“卡脖子”技術(shù)突破的大背景下，自主可控的高性能半導(dǎo)體材料與器件技術(shù)的研究，對(duì)于保障國(guó)家戰(zhàn)略安全具有深遠(yuǎn)意義。此外，項(xiàng)目成果在柔性電子、可穿戴設(shè)備、透明電子、生物醫(yī)療傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大，有望改善人類生活品質(zhì)，推動(dòng)社會(huì)智能化進(jìn)程。

從經(jīng)濟(jì)層面看，本項(xiàng)目的成果將直接轉(zhuǎn)化為具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，為國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料企業(yè)、器件制造商和終端應(yīng)用企業(yè)提供技術(shù)支撐，降低對(duì)國(guó)外技術(shù)的依賴，節(jié)省巨額的進(jìn)口成本，并可能催生新的商業(yè)模式和市場(chǎng)空間。通過(guò)建立完善的界面改性理論體系和設(shè)計(jì)規(guī)范，可以提高我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平和產(chǎn)品附加值，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。項(xiàng)目的研究過(guò)程也將帶動(dòng)相關(guān)高端儀器設(shè)備、軟件服務(wù)等領(lǐng)域的發(fā)展，形成良性循環(huán)，促進(jìn)區(qū)域乃至國(guó)家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。人才培養(yǎng)方面，項(xiàng)目將吸引和培養(yǎng)一批在半導(dǎo)體材料、物理、化學(xué)、計(jì)算科學(xué)交叉領(lǐng)域的復(fù)合型人才，為我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展儲(chǔ)備智力資源。

從學(xué)術(shù)層面看，本項(xiàng)目聚焦于半導(dǎo)體材料界面這一前沿科學(xué)問(wèn)題，其研究將顯著深化對(duì)新型半導(dǎo)體材料基本物理規(guī)律的認(rèn)識(shí)。通過(guò)對(duì)界面原子結(jié)構(gòu)、電子態(tài)、聲子譜、缺陷態(tài)等微觀層次的精細(xì)調(diào)控和原位觀測(cè)，有望揭示界面改性過(guò)程中復(fù)雜的物理化學(xué)機(jī)制，突破現(xiàn)有理論的局限，提出新的界面科學(xué)理論。項(xiàng)目將推動(dòng)多尺度模擬計(jì)算、先進(jìn)表征技術(shù)、等前沿科技在半導(dǎo)體材料研究中的深度融合，發(fā)展新的研究方法和技術(shù)手段，提升我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)影響力。研究成果將發(fā)表在高水平國(guó)際期刊上，參與國(guó)際學(xué)術(shù)交流，提升我國(guó)學(xué)者在全球半導(dǎo)體材料科學(xué)研究中的話語(yǔ)權(quán)。此外，項(xiàng)目提出的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的界面優(yōu)化設(shè)計(jì)框架，將探索材料科學(xué)研究從“試錯(cuò)法”向“理論預(yù)測(cè)與設(shè)計(jì)”轉(zhuǎn)變的新路徑，為整個(gè)材料科學(xué)領(lǐng)域提供借鑒，促進(jìn)材料基因工程的發(fā)展。

四.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

在新型半導(dǎo)體材料的界面改性領(lǐng)域，國(guó)際研究前沿主要體現(xiàn)在對(duì)二維材料、鈣鈦礦、氮化鎵等關(guān)鍵體系界面物理機(jī)制的探索以及改性策略的不斷創(chuàng)新上。國(guó)際上，以美國(guó)、歐洲、日本等為代表的科研機(jī)構(gòu)在理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)表征方面處于領(lǐng)先地位。在理論計(jì)算方面，密度泛函理論（DFT）及其擴(kuò)展（如GW方法、多體微擾理論）被廣泛應(yīng)用于預(yù)測(cè)界面結(jié)構(gòu)、電子能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度和界面態(tài)密度。例如，Berger等人利用DFT計(jì)算了石墨烯/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的界面功函數(shù)和電荷轉(zhuǎn)移行為，為優(yōu)化透明導(dǎo)電薄膜提供了理論指導(dǎo)。然而，現(xiàn)有DFT計(jì)算在處理大規(guī)模體系或強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)時(shí)仍面臨計(jì)算成本和精度挑戰(zhàn)，尤其是在模擬動(dòng)態(tài)界面過(guò)程（如熱退火、等離子體刻蝕）時(shí)，對(duì)非平衡效應(yīng)的描述尚不完善。在實(shí)驗(yàn)表征方面，掃描隧道顯微鏡（STM）、掃描探針顯微鏡（SPM）、高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）、X射線光電子能譜（XPS）、電子背散射衍射（EBSD）以及原位/工況表征技術(shù)（如同步輻射光、中子散射）等被用于揭示界面原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵合、缺陷分布和應(yīng)力狀態(tài)。例如，Castroneto團(tuán)隊(duì)利用STM直接觀測(cè)了石墨烯/絕緣體異質(zhì)結(jié)的電子態(tài)，揭示了邊緣態(tài)和體態(tài)的共存機(jī)制。盡管如此，界面區(qū)域通常只有幾個(gè)原子層厚，對(duì)表征設(shè)備的分辨率和靈敏度提出了極高要求，且許多表征技術(shù)難以直接獲取動(dòng)態(tài)界面信息。

在改性策略方面，國(guó)際上已發(fā)展出多種界面處理方法，包括濕化學(xué)蝕刻、干法刻蝕（如反應(yīng)離子刻蝕RIE）、原子層沉積（ALD）、分子束外延（MBE）中的生長(zhǎng)調(diào)控、等離子體處理（如低溫等離子體、電感耦合等離子體ICP）、化學(xué)氣相沉積（CVD）中的前驅(qū)體選擇與流量控制、以及界面鈍化劑（如有機(jī)硫醇、氮化物）的引入等。例如，Chang等人通過(guò)ALD沉積超薄氧化層來(lái)鈍化鈣鈦礦量子點(diǎn)的表面缺陷，顯著提高了其光致發(fā)光量子產(chǎn)率。近年來(lái)，基于液相處理的表面改性技術(shù)（如溶液法制備的超薄氧化物、表面官能團(tuán)修飾）也受到關(guān)注，因其成本低、易于大面積制備而具有吸引力。然而，現(xiàn)有改性方法往往具有普適性差、參數(shù)優(yōu)化復(fù)雜、可能引入新的缺陷或污染等問(wèn)題。例如，等離子體處理雖然能有效改變界面化學(xué)狀態(tài)，但其非熱效應(yīng)（如高能粒子轟擊、自由基反應(yīng)）難以精確控制，可能導(dǎo)致材料表面刻蝕不均或產(chǎn)生有害的缺陷。ALD雖然原子級(jí)精確，但工藝步驟繁瑣，難以應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。此外，對(duì)于不同材料體系（如二維材料與三維半導(dǎo)體、鈣鈦礦與金屬氧化物）的界面改性，缺乏普適性的理論指導(dǎo)和方法庫(kù)，使得改性效果的預(yù)測(cè)和優(yōu)化變得十分困難。

國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的研究起步相對(duì)較晚，但發(fā)展迅速，已在部分關(guān)鍵方向上取得了顯著進(jìn)展，并在追趕國(guó)際前沿。國(guó)內(nèi)研究團(tuán)隊(duì)在石墨烯、碳納米管、鈣鈦礦等材料的界面物理機(jī)制研究方面投入了大量精力，取得了一系列重要成果。例如，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的團(tuán)隊(duì)在石墨烯/金屬、石墨烯/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的界面電子輸運(yùn)特性方面進(jìn)行了深入研究，揭示了界面接觸電阻和界面態(tài)對(duì)輸運(yùn)性能的關(guān)鍵影響。在改性策略方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者積極探索適用于本土產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)的技術(shù)路線，如在氮化鎵功率器件的界面鈍化、石墨烯的缺陷修復(fù)、鈣鈦礦的穩(wěn)定性提升等方面開(kāi)展了大量工作。例如，西安電子科技大學(xué)的團(tuán)隊(duì)研究了不同鈍化劑（如有機(jī)胺、金屬有機(jī)化合物）對(duì)鈣鈦礦薄膜缺陷態(tài)的鈍化效果，并提出了基于缺陷工程提升器件穩(wěn)定性的策略。國(guó)內(nèi)企業(yè)在半導(dǎo)體材料制備和改性技術(shù)方面也展現(xiàn)出較強(qiáng)實(shí)力，與高校和科研院所形成了良好的產(chǎn)學(xué)研合作，推動(dòng)了部分改性技術(shù)的工程化進(jìn)程。

盡管國(guó)內(nèi)研究取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但仍存在一些亟待解決的問(wèn)題和研究空白。首先，在基礎(chǔ)理論研究方面，對(duì)復(fù)雜界面體系（如多層異質(zhì)結(jié)、缺陷密集的界面）的物理機(jī)制理解尚不深入，缺乏對(duì)界面電子結(jié)構(gòu)、聲子譜、缺陷態(tài)與宏觀性能之間定量關(guān)系的系統(tǒng)揭示。特別是對(duì)于界面動(dòng)態(tài)演變過(guò)程（如熱穩(wěn)定性、濕氣老化、光照退化）的微觀機(jī)制，以及界面應(yīng)力場(chǎng)、原子擴(kuò)散、化學(xué)反應(yīng)等耦合效應(yīng)的研究相對(duì)薄弱。其次，在改性方法創(chuàng)新方面，現(xiàn)有方法多模仿或改進(jìn)國(guó)際已有技術(shù)，原創(chuàng)性、普適性強(qiáng)的改性策略缺乏。例如，針對(duì)二維材料獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)，如何實(shí)現(xiàn)層間選擇性改性或大面積均勻改性仍是一大挑戰(zhàn)。對(duì)于鈣鈦礦這類對(duì)濕氣、光照極其敏感的材料，如何開(kāi)發(fā)高效、長(zhǎng)效且不影響器件性能的界面保護(hù)方法仍需深入研究。此外，許多改性方法的環(huán)境友好性、成本效益和可擴(kuò)展性有待提高，難以滿足大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的需求。第三，在表征技術(shù)方面，雖然國(guó)內(nèi)高端表征設(shè)備引進(jìn)和自主研發(fā)能力有所提升，但對(duì)超薄、動(dòng)態(tài)界面的原位、工況表征能力仍有欠缺，難以精確捕捉界面改性過(guò)程中的實(shí)時(shí)變化。第四，在理論預(yù)測(cè)與設(shè)計(jì)方面，雖然機(jī)器學(xué)習(xí)等方法已被引入材料設(shè)計(jì)，但針對(duì)界面改性的機(jī)理預(yù)測(cè)模型精度和泛化能力仍需提升，缺乏能夠指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的普適性強(qiáng)的界面設(shè)計(jì)理論框架。最后，國(guó)內(nèi)研究在跨學(xué)科融合方面仍有提升空間，物理、化學(xué)、材料、計(jì)算科學(xué)、器件工程等多學(xué)科的交叉融合不夠深入，限制了新思想、新方法的產(chǎn)生?？傮w而言，雖然國(guó)內(nèi)外在新型半導(dǎo)體材料界面改性領(lǐng)域均取得了大量研究成果，但在基礎(chǔ)理論的系統(tǒng)性、改性方法的普適性與高效性、表征技術(shù)的原位動(dòng)態(tài)性以及理論預(yù)測(cè)與設(shè)計(jì)的精度等方面仍存在顯著的研究空白和挑戰(zhàn)，亟需本項(xiàng)目的深入探索和突破。

五.研究目標(biāo)與內(nèi)容

本研究旨在系統(tǒng)揭示新型半導(dǎo)體材料界面改性機(jī)理，并開(kāi)發(fā)性能優(yōu)化的普適性方法，以解決當(dāng)前半導(dǎo)體器件發(fā)展面臨的界面瓶頸問(wèn)題。項(xiàng)目圍繞石墨烯/氮化鎵異質(zhì)結(jié)、二維過(guò)渡金屬硫化物（TMDs）/鈣鈦礦量子點(diǎn)復(fù)合結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵體系，聚焦界面原子結(jié)構(gòu)、電子態(tài)、聲子譜及缺陷態(tài)的調(diào)控規(guī)律，探索界面改性對(duì)材料光電轉(zhuǎn)換效率、熱穩(wěn)定性及機(jī)械柔性的影響機(jī)制，最終目標(biāo)是建立一套基于理論計(jì)算、原位表征和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的界面改性理論體系與技術(shù)規(guī)范。

**研究目標(biāo)：**

1.**目標(biāo)一：**揭示新型半導(dǎo)體材料界面改性過(guò)程中的原子尺度結(jié)構(gòu)演變與物理機(jī)制。通過(guò)結(jié)合第一性原理計(jì)算、分子動(dòng)力學(xué)模擬和先進(jìn)原位表征技術(shù)，闡明不同改性方法（如低溫等離子體處理、原子層沉積摻雜、自組裝分子橋接）對(duì)界面原子排列、化學(xué)鍵合、缺陷態(tài)密度及電子結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，建立界面結(jié)構(gòu)演變與改性參數(shù)之間的定量關(guān)系。

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2.**目標(biāo)二：**系統(tǒng)評(píng)估界面改性對(duì)新型半導(dǎo)體材料關(guān)鍵性能的影響機(jī)制。以光電轉(zhuǎn)換效率、熱穩(wěn)定性、機(jī)械柔性和界面接觸電阻為核心指標(biāo)，深入研究界面改性如何調(diào)控載流子傳輸與復(fù)合、激子束縛、聲子散射、應(yīng)力應(yīng)變分布等物理過(guò)程，揭示界面特性與宏觀性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。

3.**目標(biāo)三：**開(kāi)發(fā)高效、普適性強(qiáng)的界面改性策略及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。基于對(duì)改性機(jī)理的理解，提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證針對(duì)不同材料體系（如二維/三維異質(zhì)結(jié)、量子點(diǎn)/基底界面）的優(yōu)化界面改性方案，探索基于機(jī)器學(xué)習(xí)的界面參數(shù)與性能預(yù)測(cè)模型，建立一套可指導(dǎo)實(shí)際器件設(shè)計(jì)的界面優(yōu)化框架。

4.**目標(biāo)四：**構(gòu)建表征新型半導(dǎo)體材料界面特性的原位/工況表征技術(shù)平臺(tái)。發(fā)展或改進(jìn)適用于界面改性過(guò)程監(jiān)測(cè)的表征技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)界面原子結(jié)構(gòu)、電子態(tài)、應(yīng)力應(yīng)變等關(guān)鍵信息的實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)獲取，為驗(yàn)證理論模型和優(yōu)化改性工藝提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

**研究?jī)?nèi)容：**

1.**研究?jī)?nèi)容一：石墨烯/氮化鎵異質(zhì)結(jié)界面改性機(jī)理研究**

***具體研究問(wèn)題：**低溫等離子體處理（不同氣體種類、能量密度、處理時(shí)間）如何影響石墨烯/氮化鎵異質(zhì)結(jié)的界面原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵合、缺陷態(tài)密度和界面功函數(shù)？這些變化如何影響界面內(nèi)建電場(chǎng)、電荷轉(zhuǎn)移行為以及器件的開(kāi)-關(guān)比和閾值電壓穩(wěn)定性？

***假設(shè)：**低溫等離子體通過(guò)引入含氧/含氮官能團(tuán)或產(chǎn)生高能粒子轟擊，能夠修飾界面原子層，鈍化界面缺陷態(tài)，調(diào)節(jié)界面功函數(shù)，從而降低界面內(nèi)建電場(chǎng)，優(yōu)化電荷調(diào)控能力。改性效果與等離子體處理參數(shù)存在非線性關(guān)系，需要精確調(diào)控。

***研究方法：**利用DFT計(jì)算模擬不同等離子體處理?xiàng)l件下的界面結(jié)構(gòu)、電子態(tài)和缺陷態(tài)；通過(guò)SPM、XPS、Raman光譜等表征技術(shù)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)樣品的界面結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成和缺陷變化；制備并測(cè)試改性前后異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）的性能，關(guān)聯(lián)界面變化與器件參數(shù)。

2.**研究?jī)?nèi)容二：二維過(guò)渡金屬硫化物（TMDs）/鈣鈦礦量子點(diǎn)復(fù)合界面改性與性能優(yōu)化**

***具體研究問(wèn)題：**自組裝分子橋接（如有機(jī)硫醇、聚乙烯醇）在TMDs/鈣鈦礦量子點(diǎn)界面如何形成？這種界面修飾如何影響界面電子態(tài)分布、激子耦合強(qiáng)度、電荷轉(zhuǎn)移效率以及復(fù)合速率？如何通過(guò)調(diào)控橋接分子的長(zhǎng)度、鏈構(gòu)型和密度，實(shí)現(xiàn)界面特性的精準(zhǔn)調(diào)控和器件性能（如光致發(fā)光量子產(chǎn)率、光電響應(yīng)速度）的最大化？

***假設(shè)：**自組裝分子橋接能夠形成有序的界面連接通道，有效降低界面能壘，促進(jìn)TMDs與鈣鈦礦之間的電荷轉(zhuǎn)移，同時(shí)鈍化界面缺陷態(tài)，抑制非輻射復(fù)合中心。通過(guò)優(yōu)化橋接分子參數(shù)，可以顯著提升復(fù)合結(jié)構(gòu)的整體光電性能。

***研究方法：**利用DFT計(jì)算模擬分子橋接的結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和界面相互作用；通過(guò)光學(xué)顯微鏡、熒光光譜、XPS等表征分子橋接的形成和界面化學(xué)狀態(tài)；制備不同橋接分子修飾的復(fù)合結(jié)構(gòu)，并測(cè)試其光致發(fā)光、光電探測(cè)等性能，分析橋接效果與性能提升的關(guān)聯(lián)。

3.**研究?jī)?nèi)容三：原子層沉積（ALD）摻雜對(duì)半導(dǎo)體納米線/基底界面特性的調(diào)控**

***具體研究問(wèn)題：**ALD沉積不同金屬或半導(dǎo)體納米材料（如鎢、鍺）作為緩沖層或摻雜層，如何影響納米線/基底界面的接觸電阻、界面態(tài)密度和應(yīng)力分布？這些界面特性如何影響納米線器件（如場(chǎng)效應(yīng)晶體管、光探測(cè)器）的導(dǎo)電性、響應(yīng)速度和穩(wěn)定性？

***假設(shè)：**ALD沉積的超薄、高質(zhì)量納米層能夠有效降低納米線/基底界面處的晶格失配和化學(xué)勢(shì)差異，從而顯著降低接觸電阻。同時(shí)，摻雜元素的引入可以調(diào)控界面區(qū)域的載流子濃度和能帶結(jié)構(gòu)，優(yōu)化界面電場(chǎng)分布和器件性能。界面應(yīng)力通過(guò)影響納米線的形貌和應(yīng)變分布，進(jìn)而調(diào)控器件特性。

***研究方法：**利用DFT計(jì)算模擬ALD沉積層的結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)；通過(guò)EBSD、XPS、四探針等方法表征界面結(jié)構(gòu)和接觸電阻；制備不同ALD沉積參數(shù)下的納米線器件，測(cè)試其電學(xué)和光學(xué)性能，分析界面調(diào)控效果。

4.**研究?jī)?nèi)容四：界面改性機(jī)理的多尺度模擬與性能預(yù)測(cè)模型構(gòu)建**

***具體研究問(wèn)題：**如何建立連接原子尺度結(jié)構(gòu)演變（DFT、MD）與宏觀器件性能（器件仿真）的橋梁？如何利用機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，基于大量模擬和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建能夠預(yù)測(cè)界面改性效果和優(yōu)化改性參數(shù)的快速預(yù)測(cè)模型？

***假設(shè)：**界面改性對(duì)器件性能的影響可以通過(guò)一系列中間物理過(guò)程（如載流子傳輸、復(fù)合、散射）傳遞?？梢酝ㄟ^(guò)特征工程提取界面結(jié)構(gòu)、電子、聲子等信息的有效特征，并利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法（如隨機(jī)森林、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）建立這些特征與器件性能之間的復(fù)雜非線性關(guān)系模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)改性效果的快速預(yù)測(cè)和參數(shù)優(yōu)化。

***研究方法：**結(jié)合DFT、MD和器件級(jí)仿真軟件，進(jìn)行大規(guī)模、多參數(shù)的模擬計(jì)算，獲取界面改性過(guò)程中的結(jié)構(gòu)、電子、聲子及器件性能數(shù)據(jù)；利用Python等工具進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和特征工程；選擇合適的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，訓(xùn)練和驗(yàn)證性能預(yù)測(cè)模型，并探索基于模型的反向設(shè)計(jì)優(yōu)化界面改性方案。

六.研究方法與技術(shù)路線

**研究方法：**

本項(xiàng)目將采用理論計(jì)算、模擬仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的多尺度研究方法，對(duì)新型半導(dǎo)體材料的界面改性機(jī)理與性能優(yōu)化進(jìn)行系統(tǒng)探索。

1.**理論計(jì)算與模擬方法：**

***第一性原理計(jì)算（DFT）：**采用密度泛函理論（DFT）計(jì)算不同界面體系的基態(tài)結(jié)構(gòu)、能量、電子能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度、投影態(tài)密度（PDOS）、局部密度泛函（LDA+U或vdW-DF）修正等。著重研究界面原子排列、化學(xué)鍵合、缺陷態(tài)（如空位、填隙、反位）、吸附物與界面的相互作用、界面功函數(shù)、電子態(tài)分布以及聲子譜。使用VASP、QuantumEspresso等計(jì)算軟件包，選擇合適的交換關(guān)聯(lián)泛函（如PBE、HSE06、vdW-DF2）和贗勢(shì)庫(kù)。通過(guò)DFT計(jì)算，預(yù)測(cè)不同改性策略對(duì)界面結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的影響，為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和性能預(yù)測(cè)提供理論指導(dǎo)。

***分子動(dòng)力學(xué)（MD）模擬：**采用經(jīng)典力場(chǎng)（如AMOEBA、Tersoff、ReaxFF）或基于第一性原理的力場(chǎng)，對(duì)界面體系進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模擬。研究界面原子在熱力學(xué)平衡下的結(jié)構(gòu)弛豫、原子擴(kuò)散行為、應(yīng)力應(yīng)變分布以及界面在極端條件（如高溫、高壓、電場(chǎng)）下的穩(wěn)定性。利用NAMD、LAMMPS等MD模擬軟件，結(jié)合并行計(jì)算技術(shù)，模擬大尺寸界面體系（如包含數(shù)千原子）的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程，揭示界面改性過(guò)程中的微觀機(jī)制，如原子遷移路徑、化學(xué)鍵斷裂與形成過(guò)程等。

***器件級(jí)仿真：**使用SentaurusDevice、ATLAS等商業(yè)或開(kāi)源器件仿真軟件，構(gòu)建包含界面結(jié)構(gòu)信息的器件模型（如異質(zhì)結(jié)FET、量子點(diǎn)陣列）。將理論計(jì)算和MD模擬得到的界面參數(shù)（如功函數(shù)差、缺陷態(tài)密度、接觸電阻）輸入仿真模型，模擬器件在不同偏壓、溫度、光照條件下的電學(xué)特性（如I-V特性、C-V特性、傳輸譜）和光學(xué)特性（如光致發(fā)光譜、吸收譜），評(píng)估界面改性對(duì)器件整體性能的影響。

2.**實(shí)驗(yàn)研究方法：**

***材料制備：**采用化學(xué)氣相沉積（CVD）、分子束外延（MBE）、水相/液相法、原子層沉積（ALD）、濺射、離子束轟擊等技術(shù)，制備石墨烯、氮化鎵、TMDs（MoS2,WSe2等）、鈣鈦礦量子點(diǎn)、金屬納米線等基礎(chǔ)材料以及相應(yīng)的異質(zhì)結(jié)、復(fù)合結(jié)構(gòu)。精確控制制備參數(shù)，確保樣品的結(jié)晶質(zhì)量、厚度和均勻性。

***界面改性：**實(shí)施多種界面改性策略，包括但不限于：低溫等離子體處理（RF/ICP，使用不同氣體如N2,O2,H2,Ar等，調(diào)控功率、時(shí)間、氣壓）、原子層沉積（ALD，沉積不同材料如TiO2,WO3,MoS2等作為鈍化層或摻雜層，精確控制層數(shù)和均勻性）、溶液法處理（浸漬不同前驅(qū)體溶液，如有機(jī)硫醇、金屬醇鹽，隨后熱處理）、離子注入（引入特定元素以改變界面摻雜濃度）、外延生長(zhǎng)調(diào)控（在襯底上生長(zhǎng)特定層結(jié)構(gòu)以調(diào)節(jié)界面性質(zhì)）。精確記錄和量化改性參數(shù)。

***原位/工況表征：**利用同步輻射X射線光電子能譜（XPS）、掃描隧道顯微鏡/掃描探針顯微鏡（STM/SPM）、高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）、拉曼光譜（Raman）、X射線衍射（XRD）、原子力顯微鏡（AFM）、光致發(fā)光光譜（PL）、光電響應(yīng)光譜、阻抗譜等技術(shù)和設(shè)備，對(duì)改性前后的材料進(jìn)行表征。特別關(guān)注原位表征技術(shù)，如結(jié)合掃描電鏡（SEM）的電子背散射衍射（EBSD）或能譜（EDS）進(jìn)行界面元素分布分析，利用原位拉曼或PL監(jiān)測(cè)界面在溫度、濕度、光照或電場(chǎng)作用下的實(shí)時(shí)變化，以獲取界面改性過(guò)程中的動(dòng)態(tài)信息。

***器件制備與測(cè)試：**將制備的改性樣品加工成微納器件結(jié)構(gòu)（如FET、LED、探測(cè)器），利用半導(dǎo)體工藝（如光刻、刻蝕、金屬沉積）制作電極。測(cè)試器件的電學(xué)性能（如二維器件的轉(zhuǎn)移特性、跨導(dǎo)、閾值電壓、開(kāi)關(guān)比；結(jié)型器件的漏電流、擊穿電壓、正向壓降）和光學(xué)性能（如PL量子產(chǎn)率、光譜半峰寬、探測(cè)響應(yīng)速度、探測(cè)靈敏度），系統(tǒng)評(píng)估界面改性對(duì)器件綜合性能的影響。

3.**數(shù)據(jù)收集與分析方法：**

***數(shù)據(jù)收集：**系統(tǒng)記錄所有實(shí)驗(yàn)制備和表征的關(guān)鍵參數(shù)（如制備條件、改性參數(shù)、設(shè)備參數(shù)）以及測(cè)量結(jié)果（如光譜數(shù)據(jù)、電學(xué)數(shù)據(jù)、微觀圖像）。建立數(shù)據(jù)庫(kù)，規(guī)范存儲(chǔ)和管理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（如圖像、光譜圖）。

***數(shù)據(jù)分析：**對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和誤差評(píng)估。利用擬合軟件（如Origin,Gaussian）對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，提取特征參數(shù)（如缺陷峰強(qiáng)度、PL峰位和半峰寬）。通過(guò)器件I-V/C-V數(shù)據(jù)提取器件參數(shù)（如遷移率、閾值電壓、溝道濃度）。運(yùn)用圖像處理軟件分析微觀結(jié)構(gòu)圖像（如STM圖像、HRTEM圖像、AFM圖像），定量分析界面形貌、缺陷密度、粗糙度等。對(duì)理論計(jì)算和模擬結(jié)果進(jìn)行收斂性檢驗(yàn)和誤差分析。采用主成分分析（PCA）、多元線性回歸、機(jī)器學(xué)習(xí)算法（如支持向量機(jī)SVM、隨機(jī)森林RandomForest、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)NN）等，分析多因素（改性參數(shù)、界面結(jié)構(gòu)特征）對(duì)器件性能的復(fù)雜影響關(guān)系，構(gòu)建性能預(yù)測(cè)模型。

**技術(shù)路線：**

本項(xiàng)目的研究將按照以下技術(shù)路線展開(kāi)：

1.**第一階段：基礎(chǔ)研究與體系建立（第1-12個(gè)月）**

***關(guān)鍵步驟1：**文獻(xiàn)調(diào)研，梳理國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、關(guān)鍵問(wèn)題與空白，明確本項(xiàng)目的研究切入點(diǎn)和創(chuàng)新方向。

***關(guān)鍵步驟2：**建立或完善研究所需的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括材料制備設(shè)備（CVD,ALD等）、界面改性設(shè)備（等離子體系統(tǒng)等）、先進(jìn)表征設(shè)備（SEM-EDS,STM,HRTEM,XPS,Raman等）和器件測(cè)試平臺(tái)。

***關(guān)鍵步驟3：**選擇并制備石墨烯/氮化鎵異質(zhì)結(jié)、TMDs/鈣鈦礦量子點(diǎn)等核心研究體系，進(jìn)行初步表征，確保樣品質(zhì)量滿足研究要求。

***關(guān)鍵步驟4：**開(kāi)展基礎(chǔ)的理論計(jì)算，建立所選體系的DFT和MD模擬模型，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性和可靠性。

2.**第二階段：界面改性機(jī)理探索（第13-36個(gè)月）**

***關(guān)鍵步驟1：**系統(tǒng)開(kāi)展針對(duì)石墨烯/氮化鎵異質(zhì)結(jié)的低溫等離子體界面改性實(shí)驗(yàn)，改變氣體種類、能量密度、處理時(shí)間等參數(shù)，結(jié)合原位/工況表征技術(shù)，觀察界面結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成和電學(xué)性質(zhì)的變化。

***關(guān)鍵步驟2：**對(duì)TMDs/鈣鈦礦量子點(diǎn)復(fù)合界面，系統(tǒng)研究自組裝分子橋接等改性方法的效果，利用表征技術(shù)分析界面修飾行為。

***關(guān)鍵步驟3：**利用DFT和MD模擬，對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)中觀察到的界面變化進(jìn)行機(jī)理闡釋，模擬界面原子遷移、化學(xué)鍵斷裂與形成、缺陷態(tài)演化等過(guò)程。

***關(guān)鍵步驟4：**分析界面改性對(duì)器件電學(xué)和光學(xué)性能的影響，初步建立界面結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)聯(lián)。

3.**第三階段：性能優(yōu)化與模型構(gòu)建（第37-48個(gè)月）**

***關(guān)鍵步驟1：**基于機(jī)理研究結(jié)果，優(yōu)化界面改性方案，探索新的改性策略（如新型鈍化劑、摻雜元素、改性順序等），進(jìn)一步提升器件性能。

***關(guān)鍵步驟2：**系統(tǒng)開(kāi)展ALD摻雜對(duì)納米線/基底界面特性的調(diào)控研究，表征界面結(jié)構(gòu)、接觸電阻和應(yīng)力分布，評(píng)估其對(duì)器件性能的影響。

***關(guān)鍵步驟3：**收集大量的理論計(jì)算、模擬和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括界面參數(shù)和器件性能。

***關(guān)鍵步驟4：**利用機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，構(gòu)建界面改性效果與器件性能的預(yù)測(cè)模型，探索基于模型的反向設(shè)計(jì)優(yōu)化路徑。

4.**第四階段：總結(jié)與成果凝練（第49-60個(gè)月）**

***關(guān)鍵步驟1：**全面分析所有研究數(shù)據(jù)和結(jié)果，系統(tǒng)總結(jié)界面改性機(jī)理、性能優(yōu)化規(guī)律和普適性方法。

***關(guān)鍵步驟2：**撰寫(xiě)研究論文，發(fā)表在高水平學(xué)術(shù)期刊上；申請(qǐng)相關(guān)發(fā)明專利。

***關(guān)鍵步驟3：**整理項(xiàng)目研究報(bào)告，進(jìn)行項(xiàng)目成果的總結(jié)與評(píng)估，形成完整的項(xiàng)目成果包，包括研究報(bào)告、發(fā)表的論文、申請(qǐng)的專利、開(kāi)發(fā)的軟件模型等。

七．創(chuàng)新點(diǎn)

本項(xiàng)目針對(duì)新型半導(dǎo)體材料界面改性中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，提出了一系列具有針對(duì)性的研究計(jì)劃，在理論認(rèn)知、研究方法和應(yīng)用前景上均體現(xiàn)了顯著的創(chuàng)新性。

1.**理論認(rèn)知的創(chuàng)新：**

***多尺度耦合機(jī)理的深入探索：**項(xiàng)目并非孤立地研究原子尺度結(jié)構(gòu)或宏觀器件性能，而是致力于揭示連接兩者之間的橋梁——界面改性過(guò)程中的復(fù)雜物理機(jī)制。通過(guò)結(jié)合高精度的DFT計(jì)算（原子尺度）、大規(guī)模MD模擬（納米尺度動(dòng)態(tài)演化）和器件級(jí)仿真（宏觀功能響應(yīng)），并輔以先進(jìn)的原位表征數(shù)據(jù)，項(xiàng)目將系統(tǒng)性地構(gòu)建從界面微觀結(jié)構(gòu)演變、電子/聲子/應(yīng)力傳輸過(guò)程到宏觀器件性能變化的耦合模型。這種多尺度、多物理場(chǎng)耦合的分析視角，能夠更全面、深入地理解界面改性“為什么”能提升性能以及“如何”影響器件功能，超越現(xiàn)有研究中單一尺度或簡(jiǎn)化模型的局限，為界面科學(xué)的理論體系建設(shè)提供新的思路和實(shí)證。

***界面動(dòng)態(tài)演化過(guò)程的原位實(shí)時(shí)觀測(cè)：**界面改性往往伴隨著界面原子/分子的遷移、化學(xué)反應(yīng)、缺陷態(tài)的生成與湮滅等動(dòng)態(tài)過(guò)程。本項(xiàng)目將重點(diǎn)發(fā)展或利用先進(jìn)的原位表征技術(shù)（如原位XPS、原位拉曼、原位PL結(jié)合高真空/濕氣/電場(chǎng)環(huán)境），實(shí)時(shí)追蹤界面在這些極端或工作條件下的結(jié)構(gòu)、化學(xué)和光學(xué)變化。這種對(duì)界面動(dòng)態(tài)演化的原位實(shí)時(shí)觀測(cè)，有助于揭示改性效果的瞬時(shí)性、穩(wěn)定性和潛在的副反應(yīng)，為理解改性機(jī)理和優(yōu)化工藝條件提供關(guān)鍵信息，這是目前許多研究難以系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。

***界面“指紋”與器件性能的定量關(guān)聯(lián)：**項(xiàng)目將致力于建立明確的、可量化的界面特性（如界面原子層數(shù)、堆疊錯(cuò)配度、特定缺陷態(tài)密度、界面功函數(shù)差、界面態(tài)密度）與器件關(guān)鍵性能參數(shù)（如遷移率、開(kāi)啟電壓、閾值電壓穩(wěn)定性、光量子產(chǎn)率、響應(yīng)速度）之間的定量關(guān)系。通過(guò)精確的表征和建模，將界面科學(xué)從定性的描述性研究提升到定量的預(yù)測(cè)性科學(xué)，為基于界面設(shè)計(jì)的器件性能優(yōu)化提供明確的理論依據(jù)和計(jì)算工具。

2.**研究方法的創(chuàng)新：**

***普適性界面改性策略的探索與驗(yàn)證：**針對(duì)現(xiàn)有改性方法普適性差的問(wèn)題，項(xiàng)目將不僅關(guān)注特定材料體系（如石墨烯/氮化鎵），更將重點(diǎn)探索和驗(yàn)證適用于更廣泛新型半導(dǎo)體材料（如不同類型的二維材料、鈣鈦礦及其異質(zhì)結(jié)、納米線/量子點(diǎn)等）的普適性界面改性策略，例如基于自組裝分子橋接的界面工程、多功能ALD鈍化層的構(gòu)建、缺陷工程誘導(dǎo)的界面調(diào)控等。通過(guò)系統(tǒng)比較不同策略對(duì)不同材料體系的適用性和效果，旨在提出具有更廣泛指導(dǎo)意義的方法學(xué)。

***基于機(jī)器學(xué)習(xí)的界面設(shè)計(jì)加速器：**項(xiàng)目將創(chuàng)新性地將機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）技術(shù)深度融入界面改性研究中，構(gòu)建基于大量模擬和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的界面改性效果與器件性能預(yù)測(cè)模型。該模型不僅能夠快速評(píng)估不同改性方案的預(yù)期效果，還能反導(dǎo)向設(shè)計(jì)出具有目標(biāo)性能的界面結(jié)構(gòu)參數(shù)和改性條件。這代表了從“經(jīng)驗(yàn)摸索”到“智能設(shè)計(jì)”的轉(zhuǎn)變，能夠顯著加速新型半導(dǎo)體材料的界面優(yōu)化進(jìn)程，降低研發(fā)成本和周期。

***跨尺度模擬與實(shí)驗(yàn)的閉環(huán)反饋機(jī)制：**項(xiàng)目將建立理論模擬、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和性能評(píng)估之間的緊密閉環(huán)反饋機(jī)制。即，模擬預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)可能的結(jié)果和現(xiàn)象，指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證或修正模擬模型，并產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)輸入模擬計(jì)算，進(jìn)一步指導(dǎo)更深入的探索。這種迭代優(yōu)化的研究方法，能夠更有效地利用計(jì)算資源和實(shí)驗(yàn)資源，提高研究效率和準(zhǔn)確性，尤其是在面對(duì)復(fù)雜界面體系時(shí)，能夠更快速地收斂到最優(yōu)解。

3.**應(yīng)用前景的創(chuàng)新：**

***面向下一代高性能電子器件的需求：**本項(xiàng)目的研究成果直接面向下一代高性能、柔性、透明、可穿戴電子器件的發(fā)展需求。通過(guò)優(yōu)化界面改性策略，提升新型半導(dǎo)體材料的性能和穩(wěn)定性，將為其在高端計(jì)算、智能傳感、柔性顯示、能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域中的應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的材料基礎(chǔ)。項(xiàng)目的研究將有助于推動(dòng)我國(guó)在這些前沿科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從跟跑到并跑甚至領(lǐng)跑的跨越。

***提升核心自主創(chuàng)新能力與產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力：**當(dāng)前，高性能半導(dǎo)體材料與器件是國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。本項(xiàng)目通過(guò)自主開(kāi)展前沿的界面科學(xué)研究，有望突破國(guó)外技術(shù)壁壘，掌握關(guān)鍵改性技術(shù)的原理和方法，為我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的自主研發(fā)和產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供核心支撐，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈的安全性和競(jìng)爭(zhēng)力，具有重要的戰(zhàn)略意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

***催生新概念、新器件的設(shè)計(jì)理念：**項(xiàng)目的研究不僅關(guān)注現(xiàn)有器件性能的提升，更可能通過(guò)揭示全新的界面物理機(jī)制，催生基于界面工程的新概念、新器件設(shè)計(jì)理念。例如，通過(guò)精確調(diào)控界面態(tài)密度和類型，可能實(shí)現(xiàn)全新的量子效應(yīng)器件；通過(guò)構(gòu)建超低接觸電阻的界面，可能開(kāi)啟超高頻、超低功耗電子器件的新時(shí)代。這種前瞻性的探索，將為半導(dǎo)體材料的未來(lái)發(fā)展方向提供新的啟示。

八．預(yù)期成果

本項(xiàng)目旨在通過(guò)系統(tǒng)深入的研究，在新型半導(dǎo)體材料的界面改性機(jī)理認(rèn)知、普適性方法開(kāi)發(fā)以及性能優(yōu)化預(yù)測(cè)模型構(gòu)建等方面取得系列創(chuàng)新性成果，為推動(dòng)我國(guó)半導(dǎo)體材料科學(xué)與器件技術(shù)的進(jìn)步提供堅(jiān)實(shí)的理論支撐和技術(shù)儲(chǔ)備。

1.**理論成果：**

***建立系統(tǒng)化的界面改性機(jī)理理論體系：**預(yù)期闡明石墨烯/氮化鎵異質(zhì)結(jié)、TMDs/鈣鈦礦量子點(diǎn)復(fù)合界面等關(guān)鍵體系的界面改性（如低溫等離子體處理、分子橋接、ALD摻雜）對(duì)界面原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵合、缺陷態(tài)、電子能帶結(jié)構(gòu)、聲子譜和應(yīng)力場(chǎng)的具體影響機(jī)制。通過(guò)DFT和MD模擬，揭示界面原子尺度上的結(jié)構(gòu)演變路徑、化學(xué)反應(yīng)過(guò)程以及非平衡態(tài)下的動(dòng)態(tài)演化規(guī)律，定量描述改性參數(shù)與界面微觀結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)之間的構(gòu)效關(guān)系。

***揭示界面特性與宏觀器件性能的內(nèi)在聯(lián)系：**預(yù)期建立起界面微觀結(jié)構(gòu)特征（如界面態(tài)密度、功函數(shù)差、界面粗糙度、應(yīng)力分布）與器件電學(xué)性能（如遷移率、閾值電壓、開(kāi)關(guān)比、接觸電阻）、光學(xué)性能（如光致發(fā)光效率、量子產(chǎn)率、光譜響應(yīng)范圍）以及機(jī)械性能（如柔韌性、穩(wěn)定性）之間的定量關(guān)聯(lián)模型。闡明界面調(diào)控如何通過(guò)影響載流子傳輸與復(fù)合、激子束縛與解離、聲子散射、應(yīng)力調(diào)控等物理過(guò)程，最終決定器件的整體性能。

***發(fā)展基于多尺度耦合的界面物理模型：**預(yù)期構(gòu)建能夠連接原子尺度模擬（DFT/MD）與器件級(jí)仿真結(jié)果的物理模型，描述界面信息向宏觀性能傳遞的物理過(guò)程。這些模型將超越簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)，提供對(duì)界面改性效果的更深層次物理理解，為界面科學(xué)的理論發(fā)展貢獻(xiàn)新的概念和框架。

***發(fā)表高水平研究論文：**預(yù)期在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊（如NatureMaterials,NatureElectronics,NatureCommunications,AdvancedMaterials,JournalofAppliedPhysics等）上發(fā)表系列研究論文，系統(tǒng)報(bào)道項(xiàng)目取得的關(guān)鍵科學(xué)發(fā)現(xiàn)和理論創(chuàng)新，提升我國(guó)在半導(dǎo)體界面科學(xué)領(lǐng)域的研究影響力。

2.**實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值與技術(shù)開(kāi)發(fā)：**

***開(kāi)發(fā)普適性強(qiáng)的界面改性技術(shù)方案：**預(yù)期針對(duì)不同新型半導(dǎo)體材料體系（如二維/三維異質(zhì)結(jié)、量子點(diǎn)/基底界面），提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證多種有效的界面改性策略和技術(shù)參數(shù)窗口。形成一套具有指導(dǎo)意義的界面改性方案庫(kù)，為相關(guān)領(lǐng)域的科研人員和產(chǎn)業(yè)工程師提供實(shí)用的技術(shù)參考。

***制備高性能改性樣品與原型器件：**預(yù)期成功制備出經(jīng)過(guò)優(yōu)化的、性能顯著提升的新型半導(dǎo)體材料樣品（如具有低接觸電阻、高穩(wěn)定性、優(yōu)異光電轉(zhuǎn)換效率的改性樣品）?；谶@些樣品，制備出性能優(yōu)于現(xiàn)有水平的原型器件（如FET遷移率提升30%以上、鈣鈦礦器件穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)、柔性器件機(jī)械性能優(yōu)化的器件），驗(yàn)證改性效果的實(shí)用性和技術(shù)可行性。

***構(gòu)建界面性能預(yù)測(cè)與優(yōu)化平臺(tái)：**預(yù)期基于機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，開(kāi)發(fā)出能夠快速預(yù)測(cè)不同界面改性方案效果的軟件模型或在線工具。該平臺(tái)將能夠根據(jù)目標(biāo)性能要求，反向設(shè)計(jì)出優(yōu)化的界面結(jié)構(gòu)參數(shù)和改性條件，為新型半導(dǎo)體材料的快速設(shè)計(jì)、篩選和優(yōu)化提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，顯著縮短研發(fā)周期。

***形成技術(shù)規(guī)范與專利成果：**預(yù)期針對(duì)關(guān)鍵的界面改性方法和技術(shù)，形成初步的技術(shù)規(guī)范草案，為后續(xù)的工業(yè)化應(yīng)用提供基礎(chǔ)。同時(shí)，預(yù)期申請(qǐng)多項(xiàng)發(fā)明專利，保護(hù)項(xiàng)目的核心技術(shù)和創(chuàng)新成果，為技術(shù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。

***培養(yǎng)高層次研究人才：**預(yù)期通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，培養(yǎng)一批在半導(dǎo)體材料、物理、化學(xué)、計(jì)算科學(xué)交叉領(lǐng)域具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)技能的高層次研究人才，為我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供人才支撐。

3.**社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益：**本項(xiàng)目的成功實(shí)施，將深化對(duì)新型半導(dǎo)體材料界面科學(xué)的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)，推動(dòng)相關(guān)理論體系的完善；開(kāi)發(fā)的普適性界面改性技術(shù)方案和性能預(yù)測(cè)平臺(tái)，將直接服務(wù)于半導(dǎo)體材料和器件產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，有助于提升我國(guó)在高端半導(dǎo)體領(lǐng)域的自主可控能力，降低對(duì)進(jìn)口技術(shù)的依賴，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)升級(jí)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值增長(zhǎng)；研究成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，將加速下一代高性能電子器件的研發(fā)進(jìn)程，為我國(guó)在信息技術(shù)、、智能制造等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中搶占技術(shù)制高點(diǎn)提供關(guān)鍵材料支撐，產(chǎn)生顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

九.項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃

本項(xiàng)目計(jì)劃執(zhí)行周期為60個(gè)月，將按照研究目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容的要求，分階段、有步驟地推進(jìn)各項(xiàng)研究任務(wù)。項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃詳細(xì)如下：

**第一階段：基礎(chǔ)研究與體系建立（第1-12個(gè)月）**

***任務(wù)分配：**

***理論計(jì)算與模擬組：**完成石墨烯/氮化鎵異質(zhì)結(jié)、TMDs/鈣鈦礦量子點(diǎn)體系的DFT和MD模擬模型建立與驗(yàn)證；開(kāi)展初步的界面改性機(jī)理模擬計(jì)算，確定關(guān)鍵模擬參數(shù)和條件。

***實(shí)驗(yàn)制備與表征組：**建立或完善材料制備（CVD、ALD等）、界面改性（等離子體、ALD、溶液法等）和先進(jìn)表征（STM、HRTEM、XPS、Raman等）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；完成核心材料樣品的制備與初步表征，確保滿足研究要求。

***項(xiàng)目管理組：**制定詳細(xì)的項(xiàng)目研究計(jì)劃、經(jīng)費(fèi)預(yù)算和人員分工；建立項(xiàng)目例會(huì)制度，定期溝通進(jìn)展，協(xié)調(diào)資源。

***進(jìn)度安排：**

*第1-3個(gè)月：完成文獻(xiàn)調(diào)研，確定具體研究方案和技術(shù)路線；搭建并調(diào)試核心實(shí)驗(yàn)設(shè)備（CVD、ALD、等離子體系統(tǒng)）。

*第4-6個(gè)月：完成DFT和MD模擬模型的建立、驗(yàn)證和優(yōu)化；掌握核心材料制備和表征技術(shù)。

*第7-9個(gè)月：完成基礎(chǔ)材料樣品的制備、表征和初步性能測(cè)試；開(kāi)展界面改性方法的初步探索。

*第10-12個(gè)月：系統(tǒng)總結(jié)第一階段研究成果，完成階段性報(bào)告；根據(jù)初步結(jié)果調(diào)整后續(xù)研究計(jì)劃。

**第二階段：界面改性機(jī)理探索（第13-36個(gè)月）**

***任務(wù)分配：**

***理論計(jì)算與模擬組：**針對(duì)石墨烯/氮化鎵異質(zhì)結(jié)，系統(tǒng)開(kāi)展低溫等離子體界面改性模擬研究，分析不同參數(shù)對(duì)界面結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的影響；基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，深化界面改性機(jī)理的理論闡釋。

***實(shí)驗(yàn)制備與表征組：**系統(tǒng)開(kāi)展石墨烯/氮化鎵異質(zhì)結(jié)的低溫等離子體界面改性實(shí)驗(yàn)，改變氣體、能量密度、時(shí)間等參數(shù)；利用原位/工況表征技術(shù)，觀察界面變化；制備TMDs/鈣鈦礦量子點(diǎn)樣品，開(kāi)展分子橋接等界面改性實(shí)驗(yàn)。

***器件制備與測(cè)試組：**對(duì)改性樣品進(jìn)行器件結(jié)構(gòu)制備和性能測(cè)試（電學(xué)、光學(xué)），評(píng)估改性效果；利用表征數(shù)據(jù)，分析界面特性與性能關(guān)聯(lián)。

***數(shù)據(jù)管理與模型構(gòu)建組：**整理、分析實(shí)驗(yàn)和模擬數(shù)據(jù)；開(kāi)始探索構(gòu)建初步的性能預(yù)測(cè)模型。

***進(jìn)度安排：**

*第13-18個(gè)月：石墨烯/氮化鎵異質(zhì)結(jié)的低溫等離子體改性實(shí)驗(yàn)與表征；相關(guān)模擬計(jì)算與機(jī)理分析。

*第19-24個(gè)月：TMDs/鈣鈦礦量子點(diǎn)界面改性實(shí)驗(yàn)與表征；器件性能測(cè)試與初步關(guān)聯(lián)分析。

*第25-30個(gè)月：繼續(xù)深化兩種體系的改性研究，探索新的改性方法；完成大部分理論計(jì)算和模擬任務(wù)。

*第31-36個(gè)月：系統(tǒng)總結(jié)界面改性機(jī)理研究成果；開(kāi)始構(gòu)建性能預(yù)測(cè)模型；完成中期報(bào)告。

**第三階段：性能優(yōu)化與模型構(gòu)建（第37-48個(gè)月）**

***任務(wù)分配：**

***理論計(jì)算與模擬組：**基于機(jī)理研究結(jié)果，進(jìn)行界面改性方案的理論優(yōu)化；完善和驗(yàn)證性能預(yù)測(cè)模型。

***實(shí)驗(yàn)制備與表征組：**優(yōu)化界面改性方案，開(kāi)展ALD摻雜等新方法研究；進(jìn)行更系統(tǒng)的樣品表征和器件性能測(cè)試。

***器件開(kāi)發(fā)與應(yīng)用組：**基于優(yōu)化后的樣品，開(kāi)發(fā)高性能原型器件，探索實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。

***知識(shí)產(chǎn)權(quán)組：**對(duì)創(chuàng)新性成果進(jìn)行專利挖掘，撰寫(xiě)專利申請(qǐng)文件。

***進(jìn)度安排：**

*第37-42個(gè)月：ALD摻雜等新界面改性方法研究；器件性能優(yōu)化與測(cè)試。

*第43-46個(gè)月：性能預(yù)測(cè)模型的完善與驗(yàn)證；高性能原型器件開(kāi)發(fā)；專利申請(qǐng)。

*第47-48個(gè)月：全面整理研究數(shù)據(jù)和成果；開(kāi)始撰寫(xiě)項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告和系列論文；準(zhǔn)備結(jié)題評(píng)審材料。

**第四階段：總結(jié)與成果凝練（第49-60個(gè)月）**

***任務(wù)分配：**

***項(xiàng)目管理組：**項(xiàng)目總結(jié)會(huì)議，協(xié)調(diào)各部分工作，確保按時(shí)完成結(jié)題任務(wù)。

***理論計(jì)算與模擬組：**完成所有理論計(jì)算和模擬任務(wù)，整理相關(guān)數(shù)據(jù)和模型。

***實(shí)驗(yàn)制備與表征組：**完成所有實(shí)驗(yàn)任務(wù)，整理實(shí)驗(yàn)記錄和數(shù)據(jù)。

***項(xiàng)目管理組：**完成項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)決算；撰寫(xiě)項(xiàng)目研究報(bào)告；匯總整理發(fā)表論文、專利等成果材料。

***項(xiàng)目管理組：**準(zhǔn)備結(jié)題答辯PPT；配合完成項(xiàng)目驗(yàn)收。

***進(jìn)度安排：**

*第49-50個(gè)月：完成項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告撰寫(xiě)；整理所有研究過(guò)程性文件和成果材料。

*第51-52個(gè)月：完成項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)決算；撰寫(xiě)結(jié)題答辯PPT。

*第53-54個(gè)月：準(zhǔn)備結(jié)題評(píng)審材料；配合完成項(xiàng)目驗(yàn)收。

*第55-60個(gè)月：項(xiàng)目正式結(jié)題；進(jìn)行項(xiàng)目成果匯報(bào)與交流。

**風(fēng)險(xiǎn)管理策略：**

1.**技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)策略：**

***風(fēng)險(xiǎn)描述：**核心材料制備失敗或改性效果不達(dá)預(yù)期。

***應(yīng)對(duì)策略：**建立嚴(yán)格的材料制備質(zhì)量控制體系；采用多種預(yù)備性實(shí)驗(yàn)方案；加強(qiáng)過(guò)程監(jiān)控和參數(shù)優(yōu)化；引入交叉驗(yàn)證機(jī)制，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

2.**理論計(jì)算與模擬風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)策略：**

***風(fēng)險(xiǎn)描述：**計(jì)算資源不足導(dǎo)致模型構(gòu)建滯后；模型精度無(wú)法滿足實(shí)際需求。

***應(yīng)對(duì)策略：**提前申請(qǐng)并保障充足的計(jì)算資源；采用高效的計(jì)算算法和并行計(jì)算技術(shù)；優(yōu)化模型參數(shù)和計(jì)算尺度；定期評(píng)估模型的收斂性和精度，及時(shí)調(diào)整模型復(fù)雜度。

3.**實(shí)驗(yàn)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)策略：**

***風(fēng)險(xiǎn)描述：**關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)設(shè)備故障或性能不穩(wěn)定。

***應(yīng)對(duì)策略：**定期維護(hù)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備；建立設(shè)備備件庫(kù)；選擇技術(shù)支持能力強(qiáng)的設(shè)備供應(yīng)商；制定應(yīng)急預(yù)案，確保實(shí)驗(yàn)連續(xù)性。

4.**人員變動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)策略：**

***風(fēng)險(xiǎn)描述：**核心研究人員因故離職。

***應(yīng)對(duì)策略：**建立完善的人才培養(yǎng)和激勵(lì)機(jī)制；加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，營(yíng)造良好的學(xué)術(shù)氛圍；建立知識(shí)管理與傳承機(jī)制，定期進(jìn)行技術(shù)交流與培訓(xùn)；與國(guó)內(nèi)外高校和科研機(jī)構(gòu)建立合作關(guān)系，形成人才備份機(jī)制。

5.**外部環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)策略：**

***風(fēng)險(xiǎn)描述：**政策變化影響項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)；國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)加劇，研究資源獲取難度增大。

***應(yīng)對(duì)策略：**密切關(guān)注相關(guān)政策動(dòng)態(tài)，及時(shí)調(diào)整研究計(jì)劃和經(jīng)費(fèi)預(yù)算；加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，拓寬經(jīng)費(fèi)來(lái)源；積極參與國(guó)際學(xué)術(shù)交流，把握技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，搶占研究制高點(diǎn)。

6.**成果轉(zhuǎn)化風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)策略：**

***風(fēng)險(xiǎn)描述：**研究成果與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)，難以實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)移和產(chǎn)業(yè)化。

***應(yīng)對(duì)策略：**在項(xiàng)目初期即開(kāi)展市場(chǎng)調(diào)研，了解產(chǎn)業(yè)需求；建立與企業(yè)的常態(tài)化溝通機(jī)制；探索多種成果轉(zhuǎn)化模式，如聯(lián)合研發(fā)、技術(shù)許可等；培養(yǎng)具備產(chǎn)業(yè)界經(jīng)驗(yàn)的復(fù)合型人才。

十.項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)

**團(tuán)隊(duì)成員介紹：**

本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)由來(lái)自國(guó)家半導(dǎo)體材料研究所、頂尖高校及核心企業(yè)的研究人員組成，涵蓋了理論計(jì)算、實(shí)驗(yàn)物理、材料化學(xué)、器件工程等多個(gè)學(xué)科方向，形成了一支結(jié)構(gòu)合理、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的跨學(xué)科研究隊(duì)伍。團(tuán)隊(duì)成員均具有豐富的科研經(jīng)驗(yàn)和扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，在新型半導(dǎo)體材料界面科學(xué)領(lǐng)域取得了系列代表性成果。

***項(xiàng)目負(fù)責(zé)人張明博士：**從事半導(dǎo)體材料物理研究15年，在界面科學(xué)領(lǐng)域積累了深厚的理論基礎(chǔ)和豐富的項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)。曾主持國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)，發(fā)表Nature系列期刊論文3篇，掌握DFT、MD模擬、原位表征等先進(jìn)研究方法，擅長(zhǎng)跨尺度耦合機(jī)理的系統(tǒng)性研究。研究方向包括石墨烯/氮化鐫界面電子輸運(yùn)、二維材料量子器件的界面工程等。

***理論計(jì)算組負(fù)責(zé)人李紅教授：**物理學(xué)博士，在材料理論計(jì)算領(lǐng)域具有20余年研究積累，精通DFT、GW方法、多體微擾理論等計(jì)算技術(shù)，在新型半導(dǎo)體材料的電子結(jié)構(gòu)、缺陷物理及界面調(diào)控方面取得了系列突破性成果。曾作為核心成員參與多項(xiàng)國(guó)家級(jí)重大科研項(xiàng)目，研究成果廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)、材料性能優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步。擅長(zhǎng)利用計(jì)算模擬解決復(fù)雜界面問(wèn)題的物理機(jī)制，研究方向包括鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的界面鈍化機(jī)制、二維材料器件的缺陷態(tài)物理、量子點(diǎn)光電轉(zhuǎn)換的界面工程等。

***實(shí)驗(yàn)研究組負(fù)責(zé)人王強(qiáng)研究員：**材料科學(xué)與工程領(lǐng)域?qū)＜?，在半?dǎo)體材料制備與表征技術(shù)方面具有近15年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，精通CVD、ALD、MBE等先進(jìn)制備技術(shù)，以及STM、HRTEM、XPS、Raman等高端表征技術(shù)，在新型半導(dǎo)體材料的界面結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成和缺陷態(tài)調(diào)控方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。曾主持多項(xiàng)省部級(jí)科研項(xiàng)目，在石墨烯、氮化鎵、TMDs等材料的界面改性技術(shù)及其在器件中的應(yīng)用方面取得了一系列創(chuàng)新性成果。研究方向包括低溫等離子體界面改性、分子束外延生長(zhǎng)調(diào)控、液相法制備二維材料等。

***器件工程與性能測(cè)試組負(fù)責(zé)人趙磊博士：**微電子學(xué)與固體電子器件領(lǐng)域資深專家，在半導(dǎo)體器件物理、電路設(shè)計(jì)及系統(tǒng)集成方面具有深厚的學(xué)術(shù)造詣和豐富的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)。曾參與多項(xiàng)高端芯片研發(fā)項(xiàng)目，擅長(zhǎng)高性能晶體管器件的設(shè)計(jì)與制造，在器件物理、界面工程、可靠性測(cè)試等方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。研究方向包括鈣鈦礦功率器件的器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、二維材料FET器件的性能優(yōu)化、量子點(diǎn)器件的制備工藝等。

***機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)科學(xué)組負(fù)責(zé)人孫偉教授：**從事計(jì)算物理與數(shù)據(jù)科學(xué)交叉研究，在材料基因工程、機(jī)器學(xué)習(xí)在材料科學(xué)中的應(yīng)用等方面具有前瞻性研究成果。擅長(zhǎng)利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法構(gòu)建材料設(shè)計(jì)與性能預(yù)測(cè)模型，提升材料研發(fā)效率。研究方向包括基于深度學(xué)習(xí)的材料發(fā)現(xiàn)、材料性能的機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)、材料數(shù)據(jù)挖掘等。

**團(tuán)隊(duì)成員均具有博士學(xué)位，并在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表高水平論文數(shù)十篇，擁有多項(xiàng)發(fā)明專利。團(tuán)隊(duì)成員之間長(zhǎng)期合作，在多個(gè)前沿項(xiàng)目研究中展現(xiàn)出高效的協(xié)同能力和豐富的跨學(xué)科交流經(jīng)驗(yàn)。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人均具有主持國(guó)家級(jí)或省部級(jí)科研項(xiàng)目的經(jīng)歷，具備完善的項(xiàng)目管理能力和經(jīng)費(fèi)使用經(jīng)驗(yàn)。團(tuán)隊(duì)成員在國(guó)內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊和會(huì)議上發(fā)表研究成果，與國(guó)際頂尖研究團(tuán)隊(duì)保持著密切的學(xué)術(shù)交流合作，為項(xiàng)目的順利實(shí)施提供了堅(jiān)實(shí)的人才保障和良好的學(xué)術(shù)環(huán)境。

**團(tuán)隊(duì)成員的角色分配與合作模式：**

**角色分配：**

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人張明博士全面負(fù)責(zé)項(xiàng)目的總體策劃、資源協(xié)調(diào)和進(jìn)度管理，主持關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題的決策。李紅教授帶領(lǐng)的理論計(jì)算組專注于DFT、GW方法等計(jì)算模擬研究，揭示界面改性過(guò)程中的原子尺度物理機(jī)制，為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和性能預(yù)測(cè)提供理論指導(dǎo)。王強(qiáng)研究員領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)研究組負(fù)責(zé)新型半導(dǎo)體材料的制備、界面改性工藝的探索與優(yōu)化，并利用STM、HRTEM、XPS等表征技術(shù)獲取界面結(jié)構(gòu)信息，驗(yàn)證理論預(yù)測(cè)并指導(dǎo)器件性能優(yōu)化。趙磊博士帶領(lǐng)的器件工程與性能測(cè)試組專注于基于改性樣品的器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制備工藝開(kāi)發(fā)和性能評(píng)估，系統(tǒng)測(cè)試電學(xué)和光學(xué)性能，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)測(cè)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。孫偉教授領(lǐng)導(dǎo)的機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)科