本课题组报道了一种基于InAlZnO FET的高性能2T0C DRAM
随着信息技术的发展，动态随机存取存储器（DRAM）作为现代计算机的核心内存，其性能优化已成为推动科技进步的关键。传统DRAM单元在尺寸缩小方面因电容器的限制而遭遇瓶颈，导致数据保持时间和功耗性能下降。因此，探索新型DRAM架构并从根本上改善其性能具有重要的意义。氧化物半导体场效应晶体管因具有宽带隙、极低的关态电流以及后道工艺（BEOL）兼容等独特优势，因此基于氧化物半导体的2T0C DRAM在单片三维集成应用上展现出巨大的潜力。
本课题组采用等离子体增强的原子层沉积（PEALD）技术，制备出了以InAlZnO （IAZO）纳米薄膜为沟道和以原子层沉积Al2O3薄膜为钝化层的薄膜晶体管，该器件在400℃氮气中退火60分钟后几乎观察不到转移特性的改变。此外，该器件还具有非常好的偏压应力稳定性，如在+3 V、-3 V栅极偏压应力60 min后，晶体管的阈值电压偏移量分别为0.07 V和-0.08 V。最终，我们团队展示了基于100 nm短沟道IAZO场效应晶体管的2T0C DRAM存储单元，该存储单元的写入速度达到10 ns；室温下具有超过18000 s的超长数据保持时间，以及超过1011次的编程/擦除循环能力，且性能未出现明显下降。通过控制写入位线电压，实现了3 bit多态存储特性，存储节点电压（VSN）分布均匀且相邻状态间保持足够大的间隔。这研究成果为未来DRAM存储技术提供了新的发展路径。相关论文发表在IEEE Trans. Electron Devices（https://doi.org/10.1109/TED.2024.3365457）和Sci. China Inf. Sci.（https://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11432-024-4112-x）期刊上。
【课题组活动】上海共青森林公园——阳光行，快乐游
2022年3月12日，阳光明媚，春意盎然，正是踏青好时节。课题组组织了一场春游活动，老师和同学们都乐在其中。
2022年丁士进课题组报道一种具备光电逻辑与存储功能的氧化物半导体薄膜晶体管
光信号具有高带宽、无焦耳热、高速低干扰传输等优点，由光子和电子传输相融合的新型计算架构有望成为集成电路领域克服“摩尔定律”发展瓶颈的关键技术。近年来，光电混合信号算法和硅光技术等领域的发展，将光子和电子计算单元的融合深入到器件层面，从而进一步提升了光电融合芯片系统的性能。因此，基于光电融合的存算一体概念，研制新型多功能光电器件具有重要意义。
面向上述需求，丁士进课题组采用阶梯式钙钛矿量子点浮栅，依托非晶IGZO薄膜晶体管的器件结构，实现了基于光电信号操作的多态存算融合功能。相关工作以“Photoelectric Logic and In Situ Memory Transistors with Stepped Floating Gates of Perovskite Quantum Dots”为题发表于ACS Nano杂志。本文通讯作者为丁士进研究员和吴小晗副研究员，第一作者为裴俊翔博士。
这种器件以具有不同带隙钙钛矿量子点作为阶梯式浮栅中的电荷俘获层和光生载流子层，因此可表现出同时受电信号与高带宽光信号编程或擦除的多态非易失存储性能（图1）。通过使用偏压与光波长信号来进行编程，器件还可实现基于光电混合信号的逻辑运算功能（图2）。结合上述功能，该器件能进一步展示多级逻辑运算与原位存储的融合（图3），因此在下一代光电融合芯片系统中具有广泛的应用前景。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c08945
2021年9月本课题组报道一种基于分子层沉积工艺的高性能柔性气体传感器
有机半导体气体传感器具有可控的气体选择性和本征柔性等优势，在智能传感、物联网系统中具有广泛的应用前景，但其应用仍面临着响应速度和探测灵敏度不足的问题。基于超薄有机半导体薄膜的气体传感器具有超高的比表面积，可以有效提高器件的气体探测灵敏度与响应速度，但是，传统工艺如热蒸镀、溶液旋涂法等难以制备高质量的超薄有机半导体薄膜。原子层沉积工艺基于自限制反应的化学机理，具有原子层级别的厚度精确可控性，被广泛应用于集成电路、原子催化和能源器件等领域，借鉴该方法来精确可控地制备聚合物薄膜的 “分子层沉积工艺”也见诸报道。然而，大部分有机半导体，包括聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺类等，其聚合过程都是基于官能团偶合反应，不具有自限制反应的特点。因此，面向有机半导体的分子层沉积工艺开发仍面临着挑战。
针对上述问题，本课题组首次开发了聚噻吩薄膜的分子层沉积制备工艺，并研制出了基于超薄聚噻吩薄膜的高性能柔性氨气传感器。相关工作以“High-Performance Flexible Gas Sensors Based on Layer-by-Layer Assembled Polythiophene Thin Films”为题发表于Chemistry of Materials杂志。本文通讯作者为丁士进研究员和吴小晗副研究员，第一作者为博士研究生谭昊天。
这种基于分子层沉积方法的层层组装工艺利用噻吩基团的氧化聚合反应机理，通过化学吸附和物理吸附相结合的方式，实现了聚噻吩薄膜厚度相对于工艺循环次数的线性增长（图1）。相比于采用传统旋涂工艺制备的聚噻吩薄膜，分子层沉积法制备的超薄膜在厚度均匀性、薄膜连续性方面具有明显的优势。本文在对薄膜组分深入分析的基础上，详细的揭示了该工艺的过程机理。所制备的氨气传感器表现出优异的响应速度和灵敏度，属于已报道的同类器件的最佳性能（图2）。此外，聚噻吩薄膜的分子层沉积也可适用于柔性聚合物衬底，所研制的器件展示出良好氨气灵敏度与机械柔性（图3）。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.1c02182
2020年9月本课题组报道一种基于光谱投影的颜色感知器件
本课题组以带隙递变的钙钛矿薄膜作为光敏导电通道，开发出了一种能直接探测光信号的光谱/颜色信息的新型元器件。相关工作以“Spectrum projection with a bandgap-gradient perovskite cell for color perception”为题在线发表在Light: Science & Applications。该杂志是Nature出版集团下属期刊，最新影响因子约14。本文通讯作者为复旦大学微电子学院丁士进研究员、吴小晗副研究员，第一作者为硕士生张美娜。合作者包括复旦大学材料科学系梅永丰教授，微电子学院青年研究员Antoine Riaud博士，和信息科学与工程学院青年研究员解凤贤博士。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-020-00400-w
2019年中国ALD研讨会暨中韩ALD交流会召开
2019年中国ALD研讨会暨中韩ALD交流会于8月8-9日在黄山召开。本次会议主要面向中韩两国从事ALD研究的科研人员（教授与研究人员），大会主席丁土进教授致开幕词，数十位受邀教师介绍了他们最新的研究成果，包括ALD基础在二维材料、新型纳米材料制备方面的应用，新型ALD工艺如选择性ALD生长工艺、有机分子MLD生长工艺的开发，以及新型ALD设备的研发等。会议氛围热烈，与会专家进行了深入的交流探讨，并宣告下次的第五届国际ALD技术应用大会将于2020年10月11-14日在武汉东湖宾馆举行。
2019年丁士进教授受邀赴日本横滨参加材料研究会
2019年12月10-14日，丁土进教受邀在日本横滨举办的材料研究会（Materials Research Meeting 2019）上做邀请报告（Invited Talk)，题目为“Amorphous IGZO Thin-Film Transistors with AIOx:H Dielectrics for Emerging Functional Applications”，介绍了课题组近期在光探测和神经突触器件方面的研究成果。会议期间与来自欧洲、美洲和业洲相关领域的专家进行了友好交流。
