[交大智慧]上海交大团队成果指明自组装单分子膜掺杂技术新方向[图]

[编者按] 一百多年来，交大人用知识和智慧创造累累硕果，谱写了近现代史上的诸多“第一”。这是人才培养的智慧、科学研究的智慧、服务社会的智慧、为国争光的智慧。新闻网特推出“交大智慧”专栏，聚焦交大人的智慧之光，展现交大人为国家发展和社会进步作出的重大贡献。

近日，上海交通大学密西根学院但亚平课题组在国际知名学术期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上发表最新研究成果《Deep level transient spectroscopic investigation of phosphorus-doped silicon by self-assembled molecular monolayers》，论文描述了团队发现自组装单分子膜掺杂会在硅衬底引入碳缺陷，从而降低硅中磷杂质的电学激活率，研究指明了自组装单分子膜掺杂技术的研究方向，为发展无缺陷态的单分子膜掺杂技术奠定了基础。本文的通讯作者为但亚平教授，课题组博士生高雪娇和博士后官斌为共同第一作者。    

传统的离子注入掺杂依赖高能离子轰击半导体晶体实现，半导体晶体常遭到破坏，其电学性能因此恶化，而且杂质原子在半导体内随机分布，不能满足当前先进集成电路制造工艺的需求。自组装单分子膜掺杂不会在半导体中引入物理损伤，而且可精确控制杂质分布，该技术在超浅结的形成、杂质剂量的控制、复杂几何结构的掺杂以及单个杂质原子的大规模操控等方面拥有巨大的潜在优势，但有机分子载体有可能在半导体中引入碳缺陷，从而恶化器件的电学特性。    

但亚平课题组在此次发表的论文中，首次采用低温霍尔效应和深能级瞬态谱等技术，直接观测到碳缺陷，并对碳缺陷态本身及其产生的电学影响进行了深入研究。但亚平教授引述审稿人的意见说：“单分子膜掺杂技术非常有潜力，极有可能取代传统的离子注入技术，世界上有许多研究组正在进行相关研究。本论文发现了单分子膜掺杂技术的一个重要缺点，即会引入碳缺陷态，并对碳缺陷态深入研究。这对该领域的发展具有重要影响，是个巨大的进步，并为该技术最终获得商业应用铺平了道路。”  

论文链接 ： https://www.nature.com/articles/s41467-017-02564-3

背景介绍：

但亚平现任上海交通大学特别研究员，交大密西根学院副教授，1999年本科毕业于西安交通大学，2002年硕士毕业于清华大学，2008年博士毕业于美国宾夕法尼亚大学。博士毕业后，在哈佛大学从事博士后研究，2012年加入交大密西根学院，同年入选中组部“青年千人计划”。但亚平教授的研究工作主要集中在全硅基光电子和单原子电子学，为未来先进集成电路和量子计算机技术提供关键解决方案。