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章晓中:架起半导体工业与磁传感器工业间的桥梁

2012-09-12 09:44
老猫
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  以硅为主的半导体工业和以磁性材料为主的磁传感器和磁存储工业是信息工业的两大支柱,在过去,它们之间是完全独立的,然而清华大学材料科学与工程系教授章晓中却带领着他的研究组,在它们之间架起了一座桥梁。

  2011年,章晓中研究组最新研究成果《硅的低场磁电阻的几何增强》在《自然》杂志发表,这是磁电阻领域的一项重大突破。

探究前沿 立足国需

  章晓中1989年于牛津大学获得博士学位,之后曾在英国皇家研究院、新加坡国立大学工作多年,经过30年的科研历练,获得了扎实的专业知识、独到的专业眼光、宽广的国际视野和丰富的科研经验。

  人类社会生活的许多方面都涉及与磁场相关的信息,探测、采集、存储、转换、复现和监控这些信息都离不开磁传感器,它已成为当今信息技术和信息产业中不可或缺的元件。

  然而,制备磁传感器的原材料却是磁性材料以及昂贵的稀土材料,寻找一种更便宜的替代材料的重担便落在了科学家们身上。2003年章晓中的研究组开始介入这方面的研究。

持续创新 成就斐然

  2008年和2009年,国外科学家相继发文指出在硅中可以产生很大的磁阻。但他们的论文只是展示了这个发现,距离真正的应用还很远。看到国外同行发表的文章之后,章晓中更加确信这条道路走对了,但是只有作出比别人更大的成绩,才能真正使发现为工业所用。

  经过不懈努力,章晓中研究组利用在同一块硅片上做上二极管和巧妙设计载流子通路发明了几何增强磁电阻(GEMR)。硅中的本征磁电阻是普通磁电阻效应,二极管帮助建立了一个从低电阻态到高电阻态的转变,在转变点附近,硅的本征磁电阻被由硅和电极配置构成的几何因子放大,几何因子越大,磁电阻越大。他们的器件的磁电阻可以在0.06T下达到30%,进一步优化器件可进一步提高性能。争取做到微型化和高灵敏度。他们还在GaAs 和Ge上实现了GEMR。这项工作提供了在单一材料上实现磁光电复合功能的可能性。

  “我们的工作表明半导体的电荷属性也可以做传统上由磁性金属的自旋属性完成的磁电阻工作,这可能造成半导体工业和磁传感器工业的联姻。”章晓中自豪地表示,“这种联姻还可能会在科学上引出许多新的发现,如"磁""电"(甚至磁光电)结合的新型半导体器件,从而推动信息产业出现新的增长点。”

  随着该成果的发表,赞誉也随之而来。创刊于1899年的MIT著名杂志Technology Review的中文版采访了章晓中,并且写了特别报道《磁电阻革命硅基磁传感器的工业化实现》介绍他们的工作。章晓中2012年还受邀在磁性材料工业界最著名的国际会议InterMag 会议上作邀请报告(国内唯一的邀请报告),并在2012年7月召开的磁学界最高级别的国际会议第19届国际磁学和强关联电子系统大会作半大会报告(国内唯一的一篇大会和半大会报告)。研究组关于硅基磁电阻的工作也入选了2011年度“中国科学十大进展”以及2011年度“中国高等学校十大科技进展”。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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