晶圆级钛酸钡（BTO）薄膜的硅基外延生长及应用探索

报告人简介：聂越峰，南京大学现代工程与应用科学学院教授、教育部“长江学者”特聘教授、海外高层次青年人才。2011年获美国康涅狄格大学物理学博士学位，随后在康奈尔大学从事博士后研究，于2014年底加入南京大学。长期致力于先进氧化物分子束外延（Oxide MBE）技术的研发，及其在复杂氧化物薄膜与界面新颖物态调控方面的研究。在功能氧化物原子级精准生长、物态调控机理及器件应用等领域取得了系列创新成果。目前已在 Nature、Nature Materials、Nature Nanotechnology 及 Physical Review Letters 等期刊发表论文 100 余篇。

报告摘要: 钙钛矿氧化物凭借其卓越的铁电、压电及电光等效应，已成为开发下一代高性能信息器件的核心候选材料。其中，钛酸钡（BaTiO3，BTO）因具备超高的电光系数（达铌酸锂的 30 倍以上），在构建高速、低功耗、高集成度电光调制器方面展现出巨大潜力，为实现高速光互连及光量子计算等前沿应用提供关键的器件支撑。然而，如何突破晶圆级高质量 BTO 薄膜的外延制备及其与 CMOS 半导体平台的异质集成工艺，仍是当前该领域的重大挑战。

本报告将重点介绍利用氧化物分子束外延（Oxide MBE）技术，通过原子级精度的界面工程有效抑制硅表面非晶层的形成，并克服晶格失配难题，从而在硅基衬底上精确构建高质量的晶圆级 BTO 外延薄膜。报告将深入探讨直接外延生长与自支撑单晶薄膜转移集成两种技术路径，并展示 BTO 薄膜在高密度非易失性存储、空间光调制及高性能电光调制器等领域的应用探索。