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青春的榜样—博士研究生校长奖学金获得者系列 | 邱晨光:学习和探索带来无限快乐

为全面推进北京大学“双一流”建设,研究生院以建设世界一流水平的研究生教育体系为目标,以“北京大学博士研究生教育综合改革”为抓手,在研究生培养管理、资助体系、学科交叉、国际化等方面采取了一系列举措,旨在推动研究生培养质量的全面提高,实现北大研究生教育的内涵式发展。藉此契机,研究生院推出了“青春的榜样——北京大学优秀博士生”系列访谈报道。

本学期,我们继续推出博士研究生校长奖学金获奖者代表的访谈报道。博士研究生校长奖学金是北京大学设立的荣誉性最高、资助额度最大、影响范围最广的研究生奖学金,在研究生的招生、培养和奖助等方面发挥着十分重要的作用。希望全校研究生以这些优秀的博士生为榜样,刻苦学习、不懈努力,成为“有理想、有本领、有担当”的拔尖创新人才。

 

邱晨光:学习和探索带来无限快乐

 

 

邱晨光,北京大学信息科学技术学院电子系2011级博士,师从彭练矛教授和张志勇教授。从事碳纳米管电子学研究。以第一作者身份在国际著名期刊Science,ACS NANO,IEDM等发表文章,其中ESI热点论文1篇(top 0.1%),研究成果“5nm 栅长碳纳米管场效应晶体管”获得2018年中国高校科技十大进展。曾获得北京大学“校长奖学金”、“博士研究生国家奖学金”等奖励。2017年入选北京大学“博雅”博士后。

“ 勇 猛 精 进 ”

 

在北大五年读博经历,让我成长为一名成熟的科研工作者。我所在的课题组从事新型纳米材料碳纳米管的电子器件和系统集成方面的研究,目标是能在下一代电子器件领域有所应用。在北大的求学过程让我喜欢上学术,并且选择学术研究作为我今后的事业。感谢北大的培养,给我提供了非常好的学习环境和高端的科研实验平台,不仅让我有机会自由地参加各种学术会议和讨论,顶级的微纳加工实验条件也助力我产出更多的科研成果;感谢恩师的启迪,我的两位恩师彭练矛教授和张志勇教授不仅在学术上对我给予充分的指导,更是在思维培养和格局塑造方面对我有很大的影响。另外,感谢母校提供丰厚的校长奖学金和各种奖励来激励年轻人争优上进。回顾在燕园的五年幸福时光:超净间里有条不紊地加工样品,办公桌前熬夜通宵写论文,未名湖边听鸟喂鱼品四季美景,毕业季自信地接过学位证书……,时光充实而美好。饮水思源,感恩母校,借助这个平台,我想和学弟学妹们分享几点收获和感悟。

 

1.自由催生学术创新

科研是最富于创新的工作,实现从0到1的突破是每个科研人追求的至高目标,社会也因创新而实现跳跃式的发展。我们课题组有着开放自由的科研氛围,导师总是鼓励我们探索新原理、新思路和新工艺。每次开组会彭练矛老师和张志勇老师都鼓励每个人积极动脑,踊跃发言,在热烈的讨论中诞生了一个个好的想法。敢想敢做就有突破的可能,我的第一篇学术论文就让我尝到了创新的甜头。将电路设计中常用的反馈原理运用到了单个晶体管结构的改进,发明了新型的碳纳米管晶体管结构——反馈栅晶体管,有效解决了小带隙薄膜晶体管中因反向隧穿而导致的器件泄漏电流过大的瓶颈,为碳纳米管等高迁移率薄膜晶体管实现产业化提供了可行的器件结构原型。该工作发表在ACS NANO上,并被Science,Science Advances, Chemical Reviews等顶级期刊引用,还被著名的碳材料科学女王 Mildred Dresselhaus 作为亮点工作详细写入顶级物理综述REVIEWS OF MODERN PHYSICS。2016年到2018年两年时间,我和导师以及合作者提出并实现了另一种全新原理器件——Dirac冷源晶体管,其打破了常规MOS晶体管的载流子热分布玻尔兹曼极限。该结构是目前国际上继“带间隧穿机理”,“负电容栅机理”之后的第三种亚60晶体管结构,为实现超低功耗晶体管提供了新思路和新原型器件。该工作发表在2018年的Science上。

 

与导师彭练矛教授合影

 

2.兴趣与情怀是不竭动力

带着兴趣和情怀做实验,就不会觉得5年的博士生涯过于漫长。我的研究方向是将集成电路产业和碳纳米管等新材料结合起来,最先进的产业技术和最前沿的材料相结合让我兴奋不已。我自己是非常喜欢集成电路方向,喜欢命大的“摩尔定律”,我上本科时集成电路恰45纳米节点,当时行业人士告知摩尔定律快走到尽头了,但是10年过去了,集成电路仍然在顽强的继续微缩下去,现在已经到了10纳米节点。90纳米以后每次推进的新节点总是含有大量结构和工艺上的革新,每次都是柳暗花明般且富有艺术性地跳出了之前的死区。我当时反复研究业界ITRS和Intel 的技术报告,以及学术界刚发表的新型晶体管和存储器。在惊叹于Intel三星镁光等大公司Fin FET,3D存储器巧夺天工的结构设计和工艺水平的同时,我也深深地认识到国内芯片暂时受制于人的现状,希望自己能为国家的芯片产业贡献一点力量。彭练矛教授和张志勇教授致力于碳纳米管芯片的前沿研究和产业化,在两位导师的带领下,我们团队努力攻关课题“5nm栅长碳纳米管场效应晶体管”,经历三年的辛苦探索和多次失败的教训积累,终于实现了国际上最小的碳纳米管互补晶体管和最小的反相器。不仅项目顺利结题,我还以第一作者身份将成果发表在顶级期刊Science上,该论文为2017年11/12月份ESI热点论文 (top 0.1%)。

碳基集成电路组合照

(前排中间为张志勇教授,红衣为邱晨光博士)

 

3.虚心学习让我们快速前进

科研和工程问题一定是群体智慧的结晶,切不可闭门造车。与同行的交流学习以及向有经验的工程师前辈取经,能让我们在短时间内获得较大的进步。对于集成电路方向更是如此,面对高精尖又繁杂的集成电路加工工艺,从光刻、湿法、干法到清洗的每一个步骤都包含了无数个优化方案和细节,一个人单打独斗地探索和优化方案是不明智的,往往一个工艺细节可能就需要优化半年,而向高手取经则可以让你只花几分钟时间就能避免掉坑里,何乐而不为。没有十几个志同道合的工程师朋友相互切磋,就很难在集成电路领域的“江湖”上行走。所以,我们要多与志同道合的科研工作者交流学习、结交朋友。

4.先进平台助力产出高水平成果

我所在的实验室为“北京大学纳米器材物理与化学教育部重点实验室”,实验上依托于“北京大学微纳加工平台”。该超净加工工艺间自带空气过滤系统,严格控制灰尘颗粒数量以防止污染芯片和电子器件。该平台配备有齐全和管理良好的微纳加工设备,其中电子束曝光,电子束镀膜,原子层沉积等设备均达到国际先进水平。依托于这样强大的加工平台,我和同伴们敢于挑战最精尖,最难的课题。该平台的工程师团队非常的专业敬业,能及时迅速地排除设备运行故障,为我们实验人员提供了最大的方便,超净间24小时随时可用,全年几乎无节假日的连轴运转。彭老师和张老师经常说,尽最大努力创造条件满足每个学生对科研实验的要求,让学生尽可能向前跑。有时需要找其他学校的材料和设备进行合作时,两位导师总是悉心帮忙联系。奋进的团体加上先进的加工平台让我们碳纳米管电子学课题组的科研成果一直处于本领域内国际顶尖水平。目前,我们课题组已经发表了两篇Science,若干篇Nature Electronics, Nature Photonics, Nature Communication, Science Advances等高水平论文。

 

学术成果列表

  1.  Chenguang Qiu, Fei Liu, Lin Xu, Bing Deng, Mengmeng Xiao, Jia Si, Li Lin, Zhiyong Zhang, Jian Wang, Hong Guo, Hailin Peng, and Lian-Mao Peng, “Dirac-source field-effect transistors as energy-efficient, high-performance electronic switches,” Science, 361, 387-392 (2018).

  2.  Chenguang Qiu, Zhiyong Zhang*, Mengmeng Xiao, Yingjun Yang, Donglai Zhong, Lian-Mao Peng, “Scaling carbon nanotube complementary transistors to 5-nm gate lengths,”Science, 355, 271-276 (2017).

  3. Chenguang Qiu, Zhiyong Zhang, Donglai Zhong, Jia Si, Yingjun Yang, and Lian-Mao Peng, “Carbon Nanotube Feedback-Gate Field-Effect Transistor: Suppressing Current Leakage and Increasing On/Off Ratio,”ACS Nano, 9, 969–977 (2015). 

  4.  Chenguang Qiu, Zhiyong Zhang, Yingjun Yang, Mengmeng Xiao, Li Ding, and Lian-Mao Peng, “Exploration of vertical scaling limit in carbon nanotube transistors,”Appl. Phys. Lett., 108, 193107 (2016). 

  5.  Chenguang Qiu, Zhiyong Zhang, and Lian-Mao Peng, “Scaling carbon nanotube CMOS FETs towards quantμm limit.” IEEE International Electron Devices Meeting., 2017. DOI: 10.1109/IEDM.2017.8268334

 

 

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