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何刚

何刚,博士,安徽大学“皖江学者”特聘教授。

人物经历

何刚,2001年获安徽大学理学学士,2006年获中国科学院合肥物质科学院固体物理所凝聚态物理博士学位。2007~2011曾先后在日本东京大学、日本国家材料研究所从事科学研究工作。现为安徽大学物理与材料科学学院特聘教授、安徽省皖江学者特聘教授、博士生导师、国家自然科学基金、安徽省自然基金评审专家。

1997~2001 安徽大学物理系电子材料与元器件专业 (本科)。

2001~2006 中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所(硕博连读)。

2007~2009 日本东京大学工学部应用化学系,日本学术振兴会(JSPS)博士后研究员。

2009~2011 日本国家物质材料研究所先进电子材料研究中心高级研究员。

2011~现在 安徽大学物理与材料科学学院特聘教授,安徽省“皖江学者”特聘教授,博导。

2020年10月28日,何刚受邀到合肥师范学院作了题为“新型高k栅与场效应器件集成”的学术报告。

研究方向

主要研究方向本课题组以构筑高性能III-V族MOSFET 为牵引目标,对其中的关键技术和科学问题,如high-k栅极材料的制备、界面物性和场效应晶体器件构筑等课题开展了系统的研究。

主要贡献

(1)系统研究了不同浓度的氮掺杂对HfO栅介质薄膜的光学性能的影响; 利用光电子能谱,首次报道了掺杂对过渡族氧化物带结构的调控,并且首次阐述了界面生长被有效抑制的微观机理, 证明氮掺杂是调控HfO超薄膜带隙的一种行之有效的途径,所有这些为掺氮HfO薄膜取代SiO作为场效应管的栅极材料奠定了实验基础;系统研究了过渡族硅酸盐和铝酸盐超薄膜的微结构稳定性、界面的热响应以及界面结构变化行为,同时系统分析了相应铪基CMOS器件的电学特性及其变化趋势;研究表明了铪的硅酸盐和铝酸盐很可能作为代替SiO的栅极候选材料。所有研究加速了铪基超薄膜在未来新型纳米场效应晶体管中的应用。

(2)利用新型前驱物和金属有机化合物化学气相沉积的方法,首次获取了微碳含量的铝基超薄膜,同时新型前驱物的使用,实现了氮掺杂技术的创新。系统研究了铝基超薄膜的整个动力学生长过程和薄膜生长的模式,为获取适合于微电子学器件栅材料应用的高质量铝基超薄膜奠定了实验基础。

(3)利用氮化的技术,在III-V半导体衬底上沉积了铝基超薄膜体系,首次发现了衬底材料被有效的钝化,研究结果表明衬底表面的钝化来自于于铝基体系本身存在的自清洁行为,该研究结果拓宽了新型半导体沟道的表面钝化处理的方法范围。同时相关的器件研究表明,铝基超超薄膜体系的淀积,有效避免了III-V器件中普遍存在的恩里科·费米钉扎行为,该研究为构筑新型纳米MOS器件奠定了实验基础,为铝基超薄膜在未来纳米微电子学器件中的应用做了相关的系统的铺垫工作。

(4) 截至目前, 在APL、JAP、Nanotech 、JMC等国际著名刊物上合作发表SCI 检索论文近150 篇,其中第一作者及通讯作者60余篇,被正面引用1500 多次,H 指数为20,单篇最高引用近170次;国际会议论文5 篇,国际会议大会邀请报告2次;基于在超薄栅材料方面所取得的成果,先后受邀在国际顶尖杂志Prog. Mater Sci (IF=25.870);Surf. Sci. Rep(IF=24.562),Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. (IF=9.467) 等核心期刊上撰写专业综述。此外主编英文书: High-k Gate Dielectrics for CMOS Technology,由德国WILEY-VCH 出版社出版;另外参与撰写英文书籍Handbook of Innovative Nanomaterials: From Synthesis and Applications 一章节。先后主持国家自然科学基金面上、青年项目,教育部重点科学技术项目,留学回国人员择优资助项目,以及安徽省自然科学基金面上项目多项;先后参与多项包括国家973 重大研究计划项目、国家自然科学基金面上项目、中国科学院百人计划项目基金、日本学术振兴会博士后特别基金项目等在内的重要课题。2013年入选安徽省学术与技术带头人后备人选;2013年度入选安徽省“皖江学者”特聘教授;2014年度以第一完成人获安徽省自然科学二等奖;2016年度以第三完成人获安徽省自然科学二等奖。

研究成果

本人一直从事新型高介电栅极材料的探索以及相关新型器件的研究工作,重视规律性的探索,取得了一些重要的实验结果。特别是在铪基超薄栅的物性及其构筑硅基MOS器件性能探索方面,取得了一系列的原创性研究成果,得到了国际同行的认可和高度关注。和合作者一起,已经发表SCI学术论文55篇,包括11篇APPL Phys. Lett, 9篇J. Appl. Phys等。受邀在Prog. Mater. Sci., Crit. Rev. Solid State Mat. Sci.,和J. Mater. Sci. Technol.,等杂志上撰写相关领域的综述论文多篇。3次应邀在国际学术会议(包括MRS年会)上作邀请报告。发表的论文共被SCI刊物正面引用450多次 (单篇最高引用达到七十余次)。此外参与撰写英文书Handbook of Innovative Nanomaterials: From Synthesis and Applications一章节。以主编的身份组织撰写英文书: High-k Gate Dielectrics for CMOS Technology, 由德国WILEY出版社出版。获得的奖励包括中国科学院院长奖(2005年度)和全国功能材料优秀论文奖(2004年度). 先后主持和参与多项包括国家973重大研究计划项目、国家自然科学基金重大研究计划项目、国家自然科学基金、中国科学院百人计划项目基金、中国科学院院长优秀奖专项基金等在内的重要研究课题。

在凝聚态物理、特别是在铪基超薄栅的物性及其MOS器件性能探索方面,取得了一系列的原创性成果,得到了国际同行的认可和高度关注。在国际有影响的刊物(如Pro. Mater. Sci., Surf. Sci. Rep., Appl. Phys. Lett., J. Mater. Chem., J. Appl. Phys等)发表论文110余篇,被正面引用近1000余次。

代表性论文

(1) G. He, J. Gao, H. S. Chen, J. B. Cui, X. S. Chen, and Z. Q. Sun, "Modulating the interface quality and electrical properties of HfTiO/InGaAs gate stack by atomic-layer-deposied AlO passivation layer"ACS Appl. Mater. Interfaces. 6 (2014) 22013-22025.(IF=6.723)

(2) G. He, J. W. Liu,H. S. Chen, Y. M. Liu, Z. Q. Sun, X. S. Chen,M. Liu, and L. D. Zhang" Interface control and modification of band alignment and electrical properties of HfTiO/GaAsgate stacks by incorporation"J. Mater. Chem. C.2(27) (2014)5299-5308.

(3) G. He*, X. S. Chen, and Z. Q. Sun, “Interface engineering and 化学 of Hf-based high-k dielectrics on III-V substrates”Sur. Sci. Rep. 68 (2013) 68. (IF=15.333)

(4) G. He*, T. Chikyow, X. S. Chen, H. S. Chen, and Z. Q. Sun, “Cathodeluminescence and field emission from GaN/MgAlOgrown by metalorganic chemical vapor deposition”J. Mater. Chem. C. 1 (2013) 238. (IF=6.013)

(5) G. He*, B. Deng, Z. Q. Sun, X. S. Chen, Y. M. Liu, and L. D. Zhang, “心血管疾病derived Hf-based high-k gate dielectrics”Crit. REV Solid State Mater. Sci. 38 (2013) 235. (IF=9.467)

.(6) G. He*, Z. Q. Sun, G. Li, and L. D. Zhang, “Review and perspective of Hf-based high-k gate dielectrics on ”Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 37 (2012) 131.(IF=9.467)

(7) G. He*, Z. Q. Sun, S. W. Shi, X. S. Chen, J. G. Lv, and L. D. Zhang, “Metalorganic chemical vapor deposition of aluminum oxynitride from propylamimixed dimethylaluminum hydride and : growth mode dependence and 表演 optimization”J. Mater. Chem. 22 (2012) 7468. (IF=6.013)

(8) G. He*, L. Q. Zhu, Z. Q. Sun, Q. Wang, and L. D. Zhang, “Integrations and challenges of novel high-k gate stacks in advanced CMOS technology”Prog. Mater Sci. 56 (2011) 475. (IF=23.194)

(9)G. He*, T. Chikyow, and S. F. Chichibu, “Interface 化学 and electronic structure of GaN/MgAlOreveaed by angle-resolved photoemission spectroscopy”Appl. Phys. Lett. 97 (2010) 161907. (IF=3.794)

(10) G. He*, L. D. Zhang, M. Liu, and Z. Q. Sun, “HfO-GaAs metal-oxide-semiconductor capacitor using dimethylaluminumhydride-derived aluminum oxynitride interfacial passivation layer”APPL Phys. Lett. 97 (2010) 062908. (IF=3.794)

(11) G. He*, Z. Q. Sun, M. Liu, and L. D. Zhang, “ dependence of band alignment and electrical properties of HfTiON gate dielectrics metal-oxide-semiconductor capacitor”APPL Phys. Lett. 97 (2010) 192902. (IF=3.794)

(12) G. He*, S. Toyoda, M. Oshima, and Y. Shimogaki, “Chemical bonding state and band alignment of AlONgate stacks grown by metalorganic chemical vapor deposition”Appl. Phys. Exp. 2 (2009) 075503. (IF=2.731)

在研项目

(1)高k栅介质/钝化层/InGaAs叠层结构设计、界面失稳调控及性能优化;国家自然科学面上项目(51572002),2016-2019,总经费:76.8万。(主持)

(2) HfTiON/AlON/Ge叠层栅结构设计、界面调控及器件性能研究; 安徽省自然科学基金面上项目(1608085MA06), 2016-2017,总经费:8万。

(3)叠层结构对新型MOS 场效应晶体管的界面调控和性能优化研究;国家自然科学基金面上合作项目(11474284),2015-2018,总经费:90万。(合作36万)

(4)铪基高k栅与GaAs沟道材料的界面调控与相关器件性能研究;留学回国择优资助项目;2015-2017,经费:11万。(主持)

(5)2014年度省学术和技术带头人及后备人选科研活动资助,经费:2万。

(6)安徽大学杰出青年培育基金,安徽大学,25万。

(7)安徽大学高层次人才引进专项启动经费(200万)

(8)安徽大学协同创新中心项目:微弱信号感测材料与器件集成(高灵敏辐射探测材料与器件方向负责人)

(9)国家973计划子项目(2013CB632705):人工微结构材料集成的深空红外探测器研制与应用研究,2013-2017,(参与)

国际活动

应表面科学领域的国际著名期刊《表面科学报道》特邀,安徽大学物理与材料科学学院特聘教授何刚撰写了题为“铪基高介电常数材料与III-V族半导体基底的界面化学工程”(Interface engineering and 化学 of Hf-based high-k dielectrics on III-V substrates)的长篇综述,于2013年3月发表。据了解,何刚教授是该期刊第一单位和第一作者均为大陆地区的第四位作者。

作为表面科学领域的顶级期刊,《表面科学报道》由世界上最大的科技与医学文献出版发行商之一荷兰爱思唯尔科学公司(Elsevier Science)创办。该期刊不接受自由投稿,每期只发表1-2篇论文,都是特邀表面科学领域杰出科学家撰写论文。该期刊近五年的平均影响因子高达18.095。

何刚教授的综述就近年来新型铪基高介电常数材料和III-V族高迁移率沟道材料的界面行为及其相关器件的研究进行了系统梳理,为该领域的研究提供了最前沿的研究资料,也为微电子半导体等相关领域的技术开发起到实际推动作用。

该综述也对何刚教授课题组已发表的最新研究进展作了总结。何刚课题组通过有机金属化合物化学气相沉积和原子层沉积的方法,生成具有自清洁行为的目标氧化物,解决了学界一直以来采用化学方法难以清除表面氧化物的难题。这种沉积方法有效控制了高介电常数栅极材料和III-V族半导体基底叠层栅的多界面态行为,改善了金属氧化物半导体器件的电学性能,为今后高电子迁移率器件的微型化和高速化的发展奠定了基础。据悉,这种改进可以运用到极端条件下的通讯、电子产品、航空航天等领域,可以提升电子器件如电脑、单反相机的处理速度,改善航空航天探测器的性能等。

参考资料

安徽大学何刚教授为物材学院师生作学术讲座.合肥师范学院.2022-01-22

河南工人日报数字报