纳米器件物理与化学教育部重点实验室.docx
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纳米器件物理与化学教育部重点实验室
纳米器件物理与化学教育部重点实验室
2009年度报告
2009年度重点实验室总结报告
重点实验室名称：
纳米器件物理与化学教育部重点实验室
实验室主任：
彭练矛副主任：
陈清，张锦
学术委员会主任：
解思深副主任：
王占国，薛增泉，刘忠范
填报人：
陈清
总结报告内容：
一、研究水平与贡献
实验室2009年继续围绕基于纳米材料的纳米器件开展研究，特别是在碳纳米管纳米器件和碳纳米管的可控制备方面取得了非常重要的成果：
（1）结合高κ绝缘栅材料（HfO2）和顶栅结构，首次在同一根单壁碳纳米管上用我们前期发展的无掺杂工艺实现了近乎完美对称的顶栅n-型和p-型CMOS器件，性能接近理论极限。
在这个基础上用两个相邻的n-型和p-型晶体管制备出了电压增益高达160的CMOS反相器。
在外加驱动电压为1V时其功耗仅为30pW，是极为理想的低功耗、高性能电路。
（2）在生长过程中利用金属碳纳米管和半导体纳米管在化学反应活性上的微小差异，辅以基底作用，首次在石英表面上直接制备出了高纯半导体性（95%-98%）单壁碳纳米管阵列。
单壁碳纳米管的直径峰值为1.6nm，超过90%的碳管直径介于1.4-1.8nm，是构建碳纳米管晶体管的理想材料。
这两项工作表明规模可控地制备基于碳纳米管的高效集成电路是可能的。
此外，实验室还在纳米材料的原位表征、加工和性能研究等多个研究方面取得了丰硕的成果：
（1）在一台扫描电镜中建设了一套能够实现角分辨、空间分辨、温度控制的综合光电测试系统，并利用该系统对ZnO纳米棒中的光子限域问题进行了综合表征。
（2）发展了一系列扫描电镜中的原位操纵、表征和测量方法，实现了在扫描电子显微镜中对单根的单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的力学特性和电学特性的综合原位测量。
在此基础上，系统研究了影响碳纳米管谐振器性能的各种因素，发现了碳纳米管从梁到弦的转变。
（3）发展了一种在碳纳米管表面沉积大小和间距可控的金纳米粒子的方法，利用密集排布的金纳米粒子的超强表面增强效应，首次在一个激发波长下获得了基底上全部单根碳纳米管的拉曼光谱。
且沉积金后可使得单根单壁碳纳米管在光学显微镜下可视，为进一步对其操纵提供了极大的方便，不需要电子束曝光等复杂的设备和工艺流程，在光学显微镜下进行一步掩膜蒸镀电极就可以制备出单根单壁碳纳米管的器件。
（4）提出了Pd-CNT-Sc非对称接触的碳纳米管二极管并研究了其光伏特性。
1、本年度新增项目和合同经费数（万元）
本年度新增项目12项，合同经费数889万。
分别是2009年启动的863项目1项，国家自然科学基金面上项目1项和北京市自然科学基金项目1项；2009年批准将于2010年启动的973项目（实验室人员为骨干）1项，国家自然科学基金面上项目4项，杰出青年基金1项；和由新引进的人员带过来的863项目1项，国家自然科学基金面上项目1项和重大国际合作项目1项。
2009年分别由彭练矛教授和郭等柱副研究员负责的2个863项目顺利通过了验收，梁学磊教授负责的自然科学基金面上项目结题被评为特优。
2、本年度获奖情况（其中：
国家级奖，省部级奖）
彭练矛教授指导的王鸣生同学的博士论文入选“2009年全国百篇优秀博士论文”。
蓝海平同学的墙报在10thInternationalConferenceontheScience&ApplicationofNanotubes国际会议上获最佳Poster奖。
李彦、丁磊、褚海斌、孙昊，“基于原子力显微镜的无机功能纳米结构构筑和原位表征”，获2009年中国分析测试协会科学技术奖二等奖。
许胜勇等人的文章“一种测量纳米材料高频特性的新方法”获安捷伦科技节有奖征文特等奖。
叶安培等人的“多功能纳米光镊—显微Raman光谱系统的研制”成果获北京大学第五届实验技术成果一等奖。
陈清等人的“‘纳米刀’的发明”成果获北京大学第五届实验技术成果奖三等奖。
3、本年度发表论文数（其中：
SCI,EI论文数）
本年度实验室人员作为第一作者或通讯作者、实验室作为第一单位发表的SCI论文有55篇（不包括2009年在网上发表并于2010年印刷出来的文章），其中影响因子大于6的杂志上的有15篇（分别是NanoLett.4篇，Adv.Mater.2篇,JACS4篇,PRL1篇,Adv.Funct.Mater.2篇,Chem.Comm.4篇）,影响因子大于3小于6的杂志上的有24篇。
有5篇文章是作为杂志的封面发表的，分别是Adv.Mater.2篇，Adv.Funct.Mater.1篇，J.Phys.Chem.C1篇,NanoResearch1篇。
本年度实验室发表EI论文60余篇。
实验室骨干2009年在国际会议上做邀请报告16次（包括一个大会特邀报告），一般报告14次；在全国性重要学术会议上做邀请报告11次（包括一个大会特邀报告），一般报告或墙报6次。
4、本年度申请及授权专利数
本年度实验室共有5项中国国家发明专利申请获得授权，新申请了美国发明专利2项和中国国家发明专利8项。
二、队伍建设与人才培养
1、人才队伍情况：
总人数，其中院士、长江学者、杰出青年人数，教授、副教授人数
彭练矛教授领导的团队入选2008年教育部创新团队（2009年确定并公布）。
本年度陈清教授入选国家自然科学基金委杰出青年，高旻副教授入选教育部新世纪优秀人才支持计划，张志勇博士晋升为副研究员。
本年度实验室还从本校其它单位引进了戴恩光副教授。
另外，还完成了从新加坡引进张刚研究员（入选北京大学百人计划）的工作，张刚研究员已于2010年3月正式报到（但他不计入2009年实验室固定人员）。
到2009年底，实验室有7名教授、1名教授级高工、12名副教授或副研究员等26位固定人员。
学术骨干中有1位长江特聘教授、3位国家杰出青年获得者和5位教育部新世纪优秀人才。
实验室成员在近20个重要学术机构中任职。
2、人才培养情况：
在站博士后、在读博士生、硕士生人数
本年度实验室有3名在站博士后，其中2人于本年度出站；有在读博士生48人，其中2009年毕业11人；有在读硕士生37人，2009年毕业8人。
数据和成果：
一、实验室固定成员名单
序号
姓名
性别
出生年月
最后
学位
研究方向
技术
职称
在实验室
工作期限
1
彭练矛
男
1962-9
博士
纳米电子学
教授
2003年至今
2
陈清
女
1965-10
博士
纳米材料，电子显微学
教授
2003年至今
3
张锦
男
1969-12
博士
纳米化学
教授
2003年至今
4
李彦
女
1967-2
博士
纳米材料化学
教授
2003年至今
5
张耿民
男
1969-2
博士
物理电子
教授
2003年至今
6
侯士敏
男
1970-12
博士
纳米电子
教授
2003年至今
7
梁学磊
男
1974-1
博士
纳米电子
教授
2003年至今
8
赵兴钰
男
1950-4
本科
物理电子
高工
2003年至今
9
申自勇
男
1969-5
博士
扫描探针
副教授
2003年至今
10
王晶云
女
1971-12
博士
电子显微学
副教授
2003年至今
11
许胜勇
男
1966-1
博士
凝聚态物理
副教授
2006.4至今
12
高旻
男
1973-5
博士
材料学
副教授
2006.8至今
13
叶安培
男
1961-10
博士
原子与分子物理/激光生物物理
副教授
2008.9至今
14
戴恩光
男
1964-10
博士
传感系统
副教授
2009.至今
15
邢英杰
男
1970-1
博士
纳米材料
副教授
2008.9至今
16
叶林辉
男
1968-10
博士
理论
副教授
2008.11至今
17
郭等柱
男
1967-12
博士
物理电子
副研
2003年至今
18
潘华勇
男
1968-10
博士
电子显微学
副研
2004年至今
19
廖建辉
男
1976-11
博士
纳米电子
副研
2008.9至今
20
张志勇
男
1977-9
博士
纳米电子
副研
2008.7至今
21
高崧
男
1967-12
博士
扫描探针
讲师
2003年至今
22
孙文涛
女
1976-5
博士
纳米材料
讲师
2008.3至今
23
王胜
男
1977-11
博士
纳米电子
助研
2008.7至今
24
岳双林
女
1976-2
博士
微纳加工
工程师
2006.7至今
25
高红
女
1966-10
硕士
化学合成
工程师
2004年至今
26
张娜
女
1976-9
本科
实验室秘书
会计师
2003年至今
二、实验室成员在学术机构任职情况
姓名
学术任职
彭练矛
国际显微学杂志“Ultramicroscopy”编委
国际显微学杂志“MICRON”编委
国际表面科学与纳米科技电子杂志“e-JournalofSurfaceScienceandNanotechnology”编委
国际晶体学会电子衍射专业委员会委员
中国电子显微学会副理事长
中国晶体学会副理事长
中国仪器仪表学会微纳器件与系统技术分会副理事长
张锦
“Carbon”顾问编委
中国微米纳米技术学会副秘书长
陈清
“金属学报”编委，
中国微米纳米技术学会理事，
全国微束分析标准化技术委员会电子探针和扫描电镜分技术委员会委员
李彦
“科学通报”编委
张耿民
中国真空学会副秘书长
叶安培
中国生物物理学会理事
中国生理学会仪器开发工作专业委员会，成员
“原子与分子物理学报”编委
戴恩光
中国宇航学会光电子专业委员会常委（2004年至今）
侯士敏
“真空科学与技术学报”副主编
三、2009年实验室成员承担的主要课题目录
序号
批准号
类别
项目名称
负责人
起止时间
1
2006CB932401
国家重大科学研究计划
碳纳米管结构原位加工，修饰，环境的可控变化，性能实时测量
彭练矛
2006.9-
2011.11
2
2006CB932402
国家重大科学研究计划
新型碳纳米管器件，尤其是新型量子效应器件的加工，评估和继承方法探索
梁学磊
2006.9-
2011.11
3
2006CB932403
国家重大科学研究计划
新型复合碳纳米管材料的合成、结构和性能调控
李彦
2006.12-
2011.11
4
2006CB932701
国家重大科学研究计划
碳纳米管的结构调控、生长机制与应用探索
张锦
2006.12-
2011.11
5
2006CB932404
973
碳纳米管输运理论和高频性能探索
侯士敏参加
2006.12-
2011.11
6
2007CB936204
973
准一维半导体纳米结构与器件的理论设计与模拟
侯士敏参加
2007.9-2011.8
7
2005CB724501
973
冷原子光频标的机理
叶安培参加
2005.12-2010.12
8
2010CB934200
973
纳米结构电荷俘获材料及高密度多值存储基础研究
张耿民参加
2010.1-
2014.12
9
2007AA06Z213
863
高精度检波关键技术
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