1.拓撲腔面發(fā)射激光器
中科院物理研究所陸凌團隊將原創(chuàng)的拓撲光腔應用于半導體激光芯片，研制出拓撲腔面發(fā)射激光器[topological-cavity surface-emitting laser (TCSEL)]，得到了遠超主流商用產(chǎn)品的單模功率和光束質(zhì)量。TCSEL的發(fā)明有望解決拓撲物理應用的長期瓶頸，對于激光技術(shù)的整體進步，特別是當下人臉識別、自動駕駛、虛擬現(xiàn)實所需的三維感知和激光雷達等新興技術(shù)有重要意義，詳見TCSEL.com。
該成果發(fā)表于《自然光子學》雜志 (Nature Photonics, 2022, 16: 279-283)。
TCSEL示意圖
2.超高熱導率半導體-砷化硼載流子遷移率精準測定
國家納米科學中心劉新風研究員團隊聯(lián)合休斯頓大學包吉明團隊和任志鋒團隊世界上首次精準測定了超高熱導率半導體-立方砷化硼（c-BAs）單晶的載流子遷移率；立方砷化硼材料高的載流子遷移速率以及超高的熱導率，表明該材料可廣泛應用于光電器件、電子元件等領(lǐng)域，為其大規(guī)模應用指明了方向。
該成果發(fā)表于《科學》雜志 (Science, 2022, 377: 433-436)。
瞬態(tài)反射顯微成像和立方砷化硼的載流子擴散。（A）實驗裝置示意圖，激發(fā)波長為600 nm探測波長為800 nm；（B）不同時刻的瞬態(tài)反射顯微成像（標尺1微米）；（C）典型的載流子動力學；（D）0.5 ps的二維高斯擬合；（E）不同時刻的載流子分布方差隨時間的演化及載流子遷移率。
3.電注入激射鋁鎵氮(AlGaN)紫外激光器
中國科學院半導體研究所趙德剛、楊靜研究團隊實現(xiàn)了我國首支電注入激射波長小于360 nm的AlGaN紫外激光器。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計、界面控制及應力調(diào)控等方法解決紫外激光器發(fā)光效率低、高Al組分AlGaN的p摻雜困難、以及大失配外延等一系列紫外激光器的關(guān)鍵科學和技術(shù)問題，為國內(nèi)紫外固化、光刻機等新型紫外光源的研制提供技術(shù)保障。
該成果發(fā)表于《半導體學報》雜志 (Journal of Semiconductors, 2022, 43, 010501. doi: 10.1088/1674-4926/43/1/010501)。
AlGaN紫外激光器P-I曲線，插圖是AlGaN紫外激光器激射譜和激射光斑（藍色的激射光斑為紫外激光器照射在白色打印紙上產(chǎn)生的藍色熒光）。
4.首次制成柵極長度最小的晶體管
人類又向摩爾定律的極限發(fā)起挑戰(zhàn)。這一次中國人扮演了探索者的角色。清華大學任天令教授團隊首次制備出亞1納米柵極長度晶體管，該晶體管具有良好的電學性能。利用石墨烯單原子層厚度作為柵極，通過石墨烯側(cè)向電場調(diào)控垂直的MoS2溝道開關(guān)，從而實現(xiàn)等效物理柵長為0.34 nm。這項工作將有助于推動摩爾定律進一步發(fā)展到亞1納米。
該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature 2022, 603: 259–264）。
亞1納米柵長晶體管結(jié)構(gòu)示意圖
5.雙層二維半導體大面積外延生長
南京大學王欣然、李濤濤與東南大學王金蘭、馬亮團隊緊密合作，提出了襯底表面臺階高度精確調(diào)控二維半導體層數(shù)的思想和“齊頭并進”的全新生長機制，突破逐層生長的熱力學限制，首次實現(xiàn)了厘米級均勻的雙層MoS2外延生長，刷新了二維半導體器件開態(tài)電流的紀錄，并滿足2028年國際器件與系統(tǒng)路線圖的技術(shù)指標。
該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature, 2022, 605, 69-75）。
雙層MoS2的大面積外延生長
6.具備超高導電率的可溶液加工n型導電聚合物
華南理工大學黃飛教授團隊提出了一種n型導電聚合物的合成新策略，利用醌類氧化劑可逆的氧化還原特性，將氧化聚合和還原摻雜結(jié)合，大幅提高了有機半導體的n型摻雜效率，實現(xiàn)其由半導體向?qū)w的轉(zhuǎn)變。合成的聚（苯并二呋喃二酮）（PBFDO）具有超過2000 S cm-1的導電率以及良好的空氣穩(wěn)定性，在有機電子器件中展現(xiàn)出廣泛的應用前景。
該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature, 2022, 611: 271）。
n型導電聚合物聚（苯并二呋喃二酮）的合成機理及其在有機電化學晶體管（a-c）、有機熱電（d-e）以及柔性印刷電路（f）中的應用。
7.基于鈣鈦礦量子線陣列的大面積平面和球形發(fā)光二極管
香港科技大學范智勇教授團隊開發(fā)出了一套嶄新的鈣鈦礦量子線陣列生長工藝，其在大面積的剛性、柔性、平面以及3D襯底上均具有超高均勻性。基于此，團隊首次實現(xiàn)了鈣鈦礦LED器件的晶圓級制備，以及世界首個3D球形LED器件，完美解決了傳統(tǒng)平面器件在空間亮度分布上的弊端。其有望成為下一代照明顯示材料與器件的有利競爭者。
該成果發(fā)表于《自然光子學》雜志（Nature Photonics, 2022, 16, 284–290）。
鈣鈦礦量子線陣列的普適性生長
8.基于二維范德華異質(zhì)結(jié)的寬光譜感算一體器件
華中科技大學翟天佑教授、周興副教授團隊與南京大學繆峰教授團隊合作創(chuàng)新性地提出了二維雙極性范德華異質(zhì)結(jié)，通過電場調(diào)控使其光響應正負連續(xù)可調(diào)，首次在硬件層面實現(xiàn)了寬光譜圖像探測和卷積計算的同步進行，突破了傳統(tǒng)寬光譜機器視覺系統(tǒng)中感算分離所產(chǎn)生的功耗與時間延遲瓶頸，推動了機器視覺等人工智能領(lǐng)域的發(fā)展進程。
該成果發(fā)表于《自然電子》雜志（Nature Electronics, 2022, 5: 248-254）。
寬光譜感算一體光電器件
9.基于三維阻變存儲器的存算一體技術(shù)
中科院微電子研究所劉明院士、張鋒研究員團隊與北理工王興華副教授團隊在三維存算一體芯片領(lǐng)域取得突破，該團隊在國際上首次設(shè)計實現(xiàn)了基于三維垂直結(jié)構(gòu)阻變存儲器的存算一體宏單元芯片，通過實驗證明了三維阻變存儲器可以實現(xiàn)存算一體技術(shù)并具有低功耗、高算力、高密度等方面的優(yōu)勢，在高性能邊緣計算領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。
該成果發(fā)表于《自然電子》雜志（Nature Electronics, 2022, 5: 469-477）。
基于三維垂直結(jié)構(gòu)阻變存儲器的存算一體宏單元
10.高線性度、超寬帶5G毫米波相控陣收發(fā)前端芯片
東南大學趙滌燹，尤肖虎研究團隊實現(xiàn)可同時覆蓋3GPP n257, n258, n261頻段的5G毫米波CMOS相控陣芯片；通過提出寬帶線性化技術(shù)，有效改善芯片在高功率下的幅度和相位失真，同時抑制芯片在寬帶信號下的電學記憶效應，解決了傳輸超寬帶高階調(diào)制信號的難題；芯片成果已成功應用于國產(chǎn)化毫米波分布式微基站以及紫金山實驗室6G TKμ極致連接無線傳輸平臺。
該成果發(fā)表于《固態(tài)電路》期刊（IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2022, 57: 2702-2718）。（文：半導體學報）
(a) 5G毫米波四通道相控陣收發(fā)系統(tǒng)射頻前端芯片系統(tǒng)架構(gòu)；(b) 芯片顯微照片。
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