分子束外延技术在氧化物/半导体异质集成中的应用探索

报告人简介：聂越峰，南京大学现代工程与应用科学学院材料系教授、教育部“长江学者”特聘教授，南京大学“紫金学者”。2011年获美国康涅狄格大学物理学博士学位，之后在康奈尔大学从事博士后研究工作，于2014年底加入南京大学。长期致力于氧化物分子束外延薄膜制备技术的研发与关键工艺突破，并在功能氧化物薄膜的原子级精度生长、物性调控及器件应用方面取得了一系列创新成果，涵盖新型铁电、多铁、电光及高温超导等方向。在 Nature、Nature Materials、Nature Nanotechnology、Physical Review Letters 等期刊发表学术论文 100 余篇。

报告摘要: 钙钛矿氧化物以其独特的介电、铁电、电光和高温超导等优异物理特性，在新型高密度信息存储、电光集成和量子计算等领域具有重要研究价值和应用前景。然而，其与半导体 CMOS 工艺的兼容性长期面临挑战：一方面，高质量晶态氧化物的生长通常需要高温和高氧压环境，易在硅、锗等半导体单晶衬底表面生成非晶氧化层，从而抑制异质外延；另一方面，钙钛矿氧化物与硅之间的晶格失配也严重制约了外延质量。这些因素限制了功能氧化物的优异物性在变革性信息器件中的应用。
本报告将介绍利用先进的氧化物分子束外延（Oxide MBE）技术实现高质量钙钛矿氧化物薄膜硅基集成的策略，包括直接外延法及基于自支撑薄膜的“生长–转移”的两种技术方案。通过这些技术路径，我们已在硅基衬底上成功实现晶圆级钛酸钡（BaTiO3）、钛酸铅（PbTiO3）以及镍基高温超导体（La0.8Sr0.2NiO2）等高质量晶态薄膜的集成，并将进一步探索氧化物/半导体异质结在高密度信息存储、电光集成等新型高性能信息器件中的应用。