 |
 |
 |
 |
 |
 |
||
 |
 |
 |
 |
 |
| 查看: 15698 | 回復(fù): 162 | |||||||||||||
yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽(yáng)系系主任
|
[交流]
清華師生國(guó)內(nèi)首次以第一單位在《自然》發(fā)表磁電阻領(lǐng)域成果 已有157人參與
|
|
把半導(dǎo)體硅成功引入磁傳感器領(lǐng)域 清華師生國(guó)內(nèi)首次以第一單位在《自然》發(fā)表磁電阻領(lǐng)域成果 將對(duì)磁傳感器和磁存儲(chǔ)工業(yè)產(chǎn)生革命性影響 清華新聞網(wǎng)9月15日電 （記者 呂露英 李 含）今天出版的《自然》（Nature）上刊登了清華大學(xué)材料系章曉中教授研究組的最新研究成果——《硅的低場(chǎng)磁電阻的幾何增強(qiáng)》(Geometrical enhancement of low-field magnetoresistance in silicon)，這是國(guó)內(nèi)首次以第一單位在《自然》或《科學(xué)》（Science）雜志上刊登磁電阻領(lǐng)域的研究成果，也是磁電阻領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破。章曉中是本篇論文的通訊作者，他指導(dǎo)的2007級(jí)博士生萬(wàn)蔡華為第一作者。 這項(xiàng)研究成果創(chuàng)造性地將半導(dǎo)體硅這種成熟的工業(yè)材料引入磁傳感器領(lǐng)域，將對(duì)磁傳感器和磁存儲(chǔ)工業(yè)產(chǎn)生革命性的影響。   圖為論文正文首頁(yè)及第二頁(yè)。 為工業(yè)應(yīng)用打開一扇門 磁傳感器是一種可以將各種磁場(chǎng)及其變化的量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸出的裝置，廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的方方面面，如探測(cè)、采集、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換、復(fù)現(xiàn)和監(jiān)控各種磁場(chǎng)和磁場(chǎng)中承載的各種信息，世界上用的最多的磁傳感器就是計(jì)算機(jī)用的讀出磁頭�？梢哉f(shuō)，它已經(jīng)成為信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)中不可缺少的基礎(chǔ)原件。隨著信息產(chǎn)業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸、電力電子技術(shù)、家用電器等的智能化和進(jìn)一步發(fā)展，磁傳感器的應(yīng)用有著無(wú)限的空間。以前磁傳感器一直用磁性材料和稀土材料制作，由于近年來(lái)稀土價(jià)格暴漲，研究人員一直在尋找便宜的替代材料。 清華大學(xué)材料系章曉中研究組從2003年開始介入這方面的研究。幾年來(lái)，研究組做過(guò)很多嘗試，后來(lái)漸漸將目標(biāo)鎖定在了在自然界存儲(chǔ)量極大、在工業(yè)界應(yīng)用非常成熟的硅上。 2009年，同樣是在《自然》雜志上，國(guó)外同行發(fā)表了一篇論文，指出在硅中可以產(chǎn)生很大的磁阻。但這篇論文只是展示了這個(gè)發(fā)現(xiàn)，距離真正的應(yīng)用還很遠(yuǎn)。 當(dāng)時(shí)，章曉中研究組已經(jīng)在嘗試使用硅來(lái)代替磁性金屬�？吹竭@篇論文后，研究組越發(fā)堅(jiān)定了沿著這條路走下去的決心，但是必須要做出更大的成績(jī)，能夠真正使發(fā)現(xiàn)為工業(yè)所用。 “如果不去打開應(yīng)用這扇大門，不在工業(yè)應(yīng)用方面做出重要的成果，那么對(duì)我們來(lái)說(shuō)研究意義就不是很大�！闭聲灾谢貞浧甬�(dāng)時(shí)的情形。 將硅成功引入磁傳感器領(lǐng)域 早些時(shí)候，人們?cè)谝恍┓谴判园雽?dǎo)體中發(fā)現(xiàn)了由非均勻性導(dǎo)致的異常巨大的磁電阻效應(yīng)（IMR）和線性的磁場(chǎng)依賴關(guān)系，激起了人們極大的研究興趣。法國(guó)科學(xué)家艾爾伯·費(fèi)爾和德國(guó)科學(xué)家皮特·克魯伯格就因發(fā)現(xiàn)巨磁電阻效應(yīng)而獲得2007年度諾貝爾物理獎(jiǎng)。 章曉中研究組的研究表明，在摻雜濃度極低的硅中，可通過(guò)少數(shù)載流子注入的方式引入遷移率的空間非均勻性，從而增強(qiáng)IMR效應(yīng)。利用這一原理，章曉中教授研究組設(shè)計(jì)了一種硅基IMR的原型器件(圖1(a))。通過(guò)調(diào)控器件的幾何結(jié)構(gòu)，這種器件的室溫磁場(chǎng)靈敏度顯著增強(qiáng)，在0.07特斯拉（tesla，國(guó)際單位制中磁感應(yīng)強(qiáng)度或磁通密度的單位。）和0.2特斯拉下分別實(shí)現(xiàn)了10％和100％的磁電阻（圖1(b)和(c)），接近了商用巨磁阻(GMR)器件的水平。隨著器件的微型化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，器件性能還能繼續(xù)提升。  圖為硅基IMR器件的結(jié)構(gòu)和它的磁阻與幾何結(jié)構(gòu)W/L的關(guān)系（a）; 強(qiáng)磁場(chǎng)(b)和低磁場(chǎng)(c)下硅樣品的電阻與磁場(chǎng)的依賴關(guān)系。 這種兼具低場(chǎng)靈敏度和巨磁電阻效應(yīng)的硅基IMR器件可以覆蓋從0.05特斯拉到至少數(shù)特斯拉的磁場(chǎng)范圍，因而對(duì)磁傳感器工業(yè)具有非常大的吸引力。特別是考慮到該器件是基于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體硅材料，因而這種器件還可以很方便地集成到傳統(tǒng)的硅基微電子工業(yè)中，從而推動(dòng)傳統(tǒng)金屬基磁電子學(xué)向半導(dǎo)體基磁電子學(xué)特別是向硅基磁電子學(xué)的升級(jí)。目前磁傳感器/讀出磁頭由磁性金屬材料制造，邏輯控制部件由硅制造，今后采用硅基磁電阻器件，傳感器和控制部分可以集成在同一個(gè)硅片上。 更進(jìn)一步，考慮到硅是目前制備太陽(yáng)能電池的主流材料，還可以在同一硅片上制備一個(gè)太陽(yáng)能電池，從而制備出不用外接電源的自驅(qū)動(dòng)磁傳感器。硅基IMR器件的發(fā)明將對(duì)目前的磁傳感器和磁存儲(chǔ)工業(yè)帶來(lái)革命性的變化。 “以前的磁傳感器是用磁性金屬或稀土材料制作，它們儲(chǔ)量低、成本高，并且只能在較弱的磁場(chǎng)下使用。硅作為僅次于氧的最豐富的元素存在于地殼中，便宜易得，作為磁傳感器材料噪音小，并且硅是一種非常成熟的半導(dǎo)體工業(yè)材料，我們的研究將半導(dǎo)體硅這種使用廣泛且成熟的材料實(shí)證性地運(yùn)用于磁傳感領(lǐng)域，并且不管是在弱磁場(chǎng)還是強(qiáng)磁場(chǎng)都能夠使用。這為磁傳感器工業(yè)打開了另一扇門�！� 章曉中興奮地說(shuō)。 事實(shí)上不僅如此，章曉中研究組的研究成果證實(shí)了硅可以是優(yōu)秀的磁傳感器材料，那么其他半導(dǎo)體材料可不可以？將半導(dǎo)體硅應(yīng)用到磁傳感器和磁存儲(chǔ)工業(yè)，也還有很長(zhǎng)的路要走。研究組的開創(chuàng)性工作實(shí)質(zhì)上也為磁電阻領(lǐng)域、磁傳感器工業(yè)開辟了一條道路，而這條道路，又可以延伸出多條蜿蜒的道路。 老師與學(xué)生相得益彰 研究組能夠做出如此的成績(jī)，與章曉中平時(shí)對(duì)學(xué)生科研意識(shí)和能力的培養(yǎng)密不可分。 除了基礎(chǔ)的科研訓(xùn)練，章曉中非常注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)本專業(yè)、本領(lǐng)域研究的前沿意識(shí)。他訂閱了《自然》和《科學(xué)》的電子版摘要，每期都會(huì)把其中跟本專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的文章推薦給學(xué)生閱讀，讓學(xué)生在埋頭做實(shí)驗(yàn)的同時(shí)也能抬起頭來(lái)放眼世界。同時(shí)，他也注重對(duì)學(xué)生國(guó)際視野的培養(yǎng)，他鼓勵(lì)研究組的學(xué)生多進(jìn)行國(guó)際交流。萬(wàn)蔡華讀博期間，與研究組其他學(xué)生一樣，章曉中曾送他到比利時(shí)進(jìn)行為期三個(gè)月的交流，接下來(lái)，他還將去日本東京大學(xué)進(jìn)行交流。  圖為章曉中研究組在工作中。右一為章曉中，右二為萬(wàn)蔡華。 牛津大學(xué)博士畢業(yè)、曾在英國(guó)皇家研究院、新加坡國(guó)立大學(xué)工作多年的章曉中經(jīng)過(guò)了近三十年的科研訓(xùn)練，有著扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)、獨(dú)到的專業(yè)眼光、寬廣的國(guó)際視野和豐富的科研經(jīng)驗(yàn)，而這正是碩士生、博士生們所缺少的。這種老師和學(xué)生的結(jié)合非常相得益彰�！皩W(xué)生們通常有很多的點(diǎn)子，睡一覺起來(lái)就可能冒出來(lái)兩個(gè)想法，在整個(gè)科研過(guò)程中，與老師的溝通非常重要。” 萬(wàn)蔡華如是說(shuō)。 從2009年底介入這個(gè)項(xiàng)目的研究，萬(wàn)蔡華做了近兩年�！斑@期間，也遇到過(guò)瓶頸，都覺得做不下去了，甚至產(chǎn)生放棄的念頭�！本驮谶@時(shí)，與導(dǎo)師章曉中的一次溝通成為了解決問(wèn)題的關(guān)鍵�！拔覀冄芯拷M在以往的實(shí)驗(yàn)中隱約發(fā)現(xiàn)了硅有一些有意思的特性，但我總想先從理論上來(lái)推導(dǎo)證明，結(jié)果就遇到了瓶頸。在那次談話中，老師建議我先用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)論證，再去尋求理論的支撐。我頓然開悟�！� 作為一名做了四年多科研并在世界頂級(jí)科學(xué)雜志以第一作者身份發(fā)表論文的博士生，總結(jié)起自己的科研經(jīng)驗(yàn)，萬(wàn)蔡華給師弟師妹們的建議是： “看文獻(xiàn)是必要非充分條件，但是不要迷信文獻(xiàn)，包括《自然》、《科學(xué)》。膽子要大、要敢想，要有破有立�！� 編輯：文君 |
回復(fù)此樓» 收錄本帖的淘帖專輯推薦
 材料科學(xué)最新前沿?zé)狳c(diǎn) | 論文撰寫經(jīng)驗(yàn)文章 | 熱門前沿研究 | 研究生必備 |
| 成功呵成功（我成功因?yàn)槲野殉晒ψ鳛槟繕?biāo)） | 教學(xué)參考 | 陶瓷材料-WYX | 思維錄 |
| 凝聚態(tài)物理 | 田凱 |
» 本帖已獲得的紅花（最新10朵）
flywlc» 猜你喜歡
281求調(diào)劑（0805）
已經(jīng)有16人回復(fù)
-
304求調(diào)劑
已經(jīng)有6人回復(fù)
-
材料工程專碩調(diào)劑
已經(jīng)有6人回復(fù)
-
一志愿天大材料與化工（085600）總分338
已經(jīng)有4人回復(fù)
-
085700資源與環(huán)境308求調(diào)劑
已經(jīng)有3人回復(fù)
-
求材料調(diào)劑
已經(jīng)有8人回復(fù)
-
294求調(diào)劑材料與化工專碩
已經(jīng)有5人回復(fù)
-
一志愿華中科技大學(xué)，080502，354分求調(diào)劑
已經(jīng)有4人回復(fù)
-
一志愿吉林大學(xué)材料學(xué)碩321求調(diào)劑
已經(jīng)有6人回復(fù)
-
085410人工智能專碩317求調(diào)劑（0854都可以）
已經(jīng)有3人回復(fù)
» 本主題相關(guān)商家推薦: (我也要在這里推廣)
» 本主題相關(guān)價(jià)值貼推薦，對(duì)您同樣有幫助:
- 碩士進(jìn)清華免疫當(dāng)技術(shù)員，沒戶口，待遇不詳�。。。。。�
已經(jīng)有6人回復(fù)
- 聯(lián)陪發(fā)文章能否掛國(guó)內(nèi)單位為第一單位呢？
已經(jīng)有11人回復(fù)
- 博士階段的成果多寡決定你博士后階段取得的基金情況
已經(jīng)有15人回復(fù)
- “十二五”國(guó)家科技計(jì)劃材料領(lǐng)域2013年度備選項(xiàng)目征集指南
已經(jīng)有4人回復(fù)
- 求解電阻電感電容串聯(lián)電路的輸入響應(yīng)
已經(jīng)有5人回復(fù)
- 【求助】測(cè)純金屬電阻率的方法
已經(jīng)有5人回復(fù)
- 2011 年度地球化學(xué)領(lǐng)域項(xiàng)目評(píng)審與資助成果分析
已經(jīng)有4人回復(fù)
- 優(yōu)青申請(qǐng)藥學(xué)領(lǐng)域，近5年論文9~10分1篇7~8分2篇5~6分1篇3~5分4篇，不知中的幾率有多少
已經(jīng)有14人回復(fù)
- 熱處理后電阻率為什么變大
已經(jīng)有8人回復(fù)
- 鋰電池電阻測(cè)試常為負(fù)值
已經(jīng)有3人回復(fù)
- 納米材料，光照后電阻變大，而且多次重復(fù)穩(wěn)定，何解？
已經(jīng)有32人回復(fù)
- 【求助】30金幣急求 內(nèi)空?qǐng)A柱體電阻率的計(jì)算
已經(jīng)有5人回復(fù)
- 【求助】請(qǐng)問(wèn)金屬錫的溫度和電阻的關(guān)系？（尤其在100攝氏度時(shí)的電阻？）
已經(jīng)有5人回復(fù)
- 【求助】四點(diǎn)探針?lè)ㄔ趺礈y(cè)碳化硅的電阻
已經(jīng)有6人回復(fù)
haipiliang
至尊木蟲 (著名寫手)
種樹的孩子
- 應(yīng)助: 38 (小學(xué)生)
- 金幣: 15067.5
- 散金: 51
- 紅花: 14
- 帖子: 2338
- 在線: 391.5小時(shí)
- 蟲號(hào): 1394764
- 注冊(cè): 2011-09-08
- 性別: GG
- 專業(yè): 森林培育學(xué)
2樓2011-09-21 15:26:30
flywlc
鐵桿木蟲 (著名寫手)
珍惜你所擁有的一切
- 應(yīng)助: 3 (幼兒園)
- 貴賓: 0.073
- 金幣: 7067.5
- 散金: 38
- 紅花: 23
- 帖子: 1263
- 在線: 574.5小時(shí)
- 蟲號(hào): 1137785
- 注冊(cè): 2010-11-03
- 性別: GG
- 專業(yè): 無(wú)機(jī)非金屬類光電信息與功
3樓2011-09-21 15:41:54
qiufengadmin
木蟲 (初入文壇)
- 應(yīng)助: 1 (幼兒園)
- 金幣: 4621.5
- 帖子: 8
- 在線: 7.2小時(shí)
- 蟲號(hào): 980236
- 注冊(cè): 2010-03-23
- 專業(yè): 金屬功能材料
4樓2011-09-22 08:23:01
dingxinran
銅蟲 (正式寫手)
- 應(yīng)助: 0 (幼兒園)
- 金幣: 361.3
- 散金: 667
- 紅花: 4
- 帖子: 555
- 在線: 225.1小時(shí)
- 蟲號(hào): 1168043
- 注冊(cè): 2010-12-12
- 性別: GG
- 專業(yè): 機(jī)械動(dòng)力學(xué)
5樓2011-09-22 08:40:26
lxd1963123
鐵蟲 (小有名氣)
- 應(yīng)助: 0 (幼兒園)
- 金幣: 308.5
- 帖子: 60
- 在線: 21.7小時(shí)
- 蟲號(hào): 1359782
- 注冊(cè): 2011-08-03
- 專業(yè): 凝聚態(tài)物性I:結(jié)構(gòu)、力學(xué)和
6樓2011-09-22 08:48:35
renjunjie
木蟲 (正式寫手)
- 應(yīng)助: 8 (幼兒園)
- 金幣: 3114.8
- 散金: 266
- 帖子: 531
- 在線: 271.5小時(shí)
- 蟲號(hào): 613353
- 注冊(cè): 2008-09-26
- 專業(yè): 計(jì)算數(shù)學(xué)與科學(xué)工程計(jì)算
7樓2011-09-22 08:51:18
小河泜水
木蟲 (正式寫手)
- 應(yīng)助: 8 (幼兒園)
- 金幣: 2026.4
- 散金: 2000
- 紅花: 9
- 帖子: 831
- 在線: 175小時(shí)
- 蟲號(hào): 1323495
- 注冊(cè): 2011-06-15
- 性別: GG
- 專業(yè): 信息安全
8樓2011-09-22 09:01:55
terrytr
木蟲 (正式寫手)
- 應(yīng)助: 3 (幼兒園)
- 金幣: 2102.6
- 散金: 300
- 帖子: 418
- 在線: 178.6小時(shí)
- 蟲號(hào): 682066
- 注冊(cè): 2008-12-26
- 性別: GG
- 專業(yè): 應(yīng)用地球物理學(xué)
9樓2011-09-22 09:02:14
chengcj.2008
至尊木蟲 (知名作家)
- 應(yīng)助: 113 (高中生)
- 金幣: 12444.5
- 散金: 3622
- 紅花: 6
- 帖子: 5873
- 在線: 580.8小時(shí)
- 蟲號(hào): 548215
- 注冊(cè): 2008-04-18
- 專業(yè): 有機(jī)合成
10樓2011-09-22 09:03:45
相關(guān)版塊跳轉(zhuǎn)
我要訂閱樓主 yexuqing 的主題更新
| 最具人氣熱帖推薦 [查看全部] | 作者 | 回/看 | 最后發(fā)表 | |
|---|---|---|---|---|
|
[考研] 【同濟(jì)軟件】軟件（085405）考研求調(diào)劑 +3 | 2026eternal 2026-03-18 | 3/150 |
|
|---|---|---|---|---|
|
|
[考研]
 0854，計(jì)算機(jī)類招收調(diào)劑
+3
|
胡辣湯放糖 2026-03-15 | 6/300 |
|
|
[考研] 334求調(diào)劑 +3 | 志存高遠(yuǎn)意在機(jī)?/a> 2026-03-16 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 考研求調(diào)劑 +3 | 橘頌. 2026-03-17 | 4/200 |
|
|
|
[碩博家園] 湖北工業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)與健康學(xué)院-課題組招收2026級(jí)食品/生物方向碩士 +3 | 1喜春8 2026-03-17 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 085601求調(diào)劑 +4 | Du.11 2026-03-16 | 4/200 |
|
|
|
[論文投稿] 有沒有大佬發(fā)小論文能帶我個(gè)二作 +3 | 增銳漏人 2026-03-17 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 278求調(diào)劑 +3 | Yy7400 2026-03-13 | 3/150 |
|
|
|
[基金申請(qǐng)]
今年的國(guó)基金是打分制嗎？
 50+3
|
zhanghaozhu 2026-03-14 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 285求調(diào)劑 +6 | ytter 2026-03-12 | 6/300 |
|
|
|
[考研] 一志愿華中師范071000，325求調(diào)劑 +6 | RuitingC 2026-03-12 | 6/300 |
|
|
|
[考研] 0703 物理化學(xué)調(diào)劑 +3 | 我可以上岸的對(duì)?/a> 2026-03-13 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 0856求調(diào)劑 +3 | 劉夢(mèng)微 2026-03-15 | 3/150 |
|
|
|
[基金申請(qǐng)] 現(xiàn)在如何回避去年的某一個(gè)專家，不知道名字 +3 | zk200107 2026-03-12 | 6/300 |
|
|
|
[考研] 復(fù)試調(diào)劑 +4 | z1z2z3879 2026-03-14 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 求調(diào)劑 +3 | 程雨杭 2026-03-12 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 土木第一志愿276求調(diào)劑，科研和技能十分豐富，求新興方向的導(dǎo)師收留 +3 | 土木小天才 2026-03-12 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 328化工專碩求調(diào)劑 +4 | 。，。，。，。i 2026-03-12 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 308求調(diào)劑 +3 | 是Lupa啊 2026-03-12 | 3/150 |
|
|
|
[考博] 26讀博 +4 | Rui135246 2026-03-12 | 10/500 |
|