1 月 26 日，《半導體學報》釋出了 2021 年度中國半導體十大研究進展。

1、黑砷半導體的 Rashba 能谷調控與量子霍爾效應

浙江大學許祝安、鄭毅團隊與中南大學夏慶林合作，首次在直接帶隙半導體黑砷的二維電子態中發現了外電場連續、可逆調控的強自旋軌道耦合效應，並報道了全新的自旋-能谷耦合的 Rashba 物理現象及其反常的量子化行為，為高效率、低能耗自旋電子器件研製和拓撲量子計算的研究提供了新的思路。

該成果發表於《自然》雜誌（Nature, 2021, 593: 56–60）。

2、二維半導體單晶晶圓的可控制備

北京大學物理學院葉堉研究員課題組提出了一種人工育種，利用相變和重結晶過程製備晶圓尺寸單晶半導體相碲化鉬（MoTe2）薄膜的新方法。該二維平面內外延技術，無需以襯底為模板，可以直接在器件基底上實現二維半導體單晶晶圓的可控制備，為二維半導體材料的層間互連提供材料基礎。

該成果發表於《科學》雜誌（Science, 2021, 372 (6538): 195–200）。

3、探測半導體介面晶格動力學的新譜學方法

北京大學量子材料科學中心高鵬研究組基於掃描透射電子顯微鏡發展了四維電子能量損失譜技術，突破了傳統譜學手段難以在奈米尺度表徵晶格動力學的侷限，首次實現了半導體異質結介面處局域聲子模式的測量。該方法可以直接測量局域聲子模式的空間分佈和色散關係，從而理解介面熱導率和載流子遷移率等物理性質。

該成果發表於《自然》雜誌（Nature, 2021, 599: 399–403）。

4、全柔性織物顯示系統

復旦大學彭慧勝 / 陳培寧團隊突破傳統電子器件三明治結構模型的研究正規化，提出在高分子複合纖維交織點構建微型發光器件的新路線，通過解決活性材料在纖維上無法均勻負載和交織介面穩定低的難題，創制出集顯示、供能等功能於一體的全柔性織物顯示系統，實現了器件製備與織物編織的有機融合，在柔性電子領域開拓出一個新方向。

該成果發表於《自然》雜誌（Nature, 2021, 591: 240–245）。

5、基於吸收型量子儲存器的多模式量子中繼

中國科學技術大學郭光燦院士團隊李傳鋒、周宗權研究組首次基於吸收型量子儲存器建立量子中繼的基本鏈路，基於獨創的“三明治”結構固態量子儲存器，成功演示了多模式的量子中繼。該成果為後續的量子中繼研究開創了一個可行的方向，目前團隊正在開發與矽基器件結合的量子儲存技術，未來有望進一步實現可整合的量子網路。

該成果以封面故事論文的形式發表於《自然》雜誌（Nature, 2021, 594: 41–45）。

6、基於同質器件架構的感算存一體化神經形態硬體

華中科技大學葉鐳、繆向水團隊和中科院上海技術物理研究所胡偉達團隊等合作，創新性地基於二維半導體的矽基同質器件，首次提出了類腦功能的“感測-計算-儲存一體化”神經形態晶片架構，實現了光電感測、放大運算、資訊儲存功能的一體化整合，為突破馮・諾依曼瓶頸和實現類腦智慧提供了一種全新思路。

該成果發表於《科學》雜誌（Science, 2021, 373 (6561): 1353–1358）。

7、室溫和高溼度下穩定的 α-FAPbI3 鈣鈦礦及其高效穩定光伏器件

南京工業大學黃維院士、陳永華教授團隊創造性地在室溫、高溼度下（大於 90%）穩定了 α-FAPbI3 鈣鈦礦半導體，首次提出了基於甲酸甲胺離子液體溶劑，生長出取向排列且具有奈米級“離子通道”的碘化鉛薄膜，實現了穩定 α-FAPbI3 快速形成。未封裝的器件在 85 °C 持續加熱和持續光照下，分別保持其初始效率的 80％和 90％達 500 小時。

該成果發表於《科學》雜誌（Science, 2021, 371 (6536): 1359–1364）。

8、高亮度軌道角動量單光子固態量子光源

中山大學王雪華、劉進研究團隊通過將量子點精確地整合在帶有角向光柵的微環腔的波幅位置、並結合超低吸收的零場鏡面高反結構，同時實現了單光子的發射增強和軌道角動量的高效提取，在國際上率先實現了可攜帶軌道角動量的高亮度固態單光子源，有望為高維量子資訊處理提供小型化、可整合、易擴充套件的半導體核心光量子器件。

該成果發表於《自然-奈米技術》雜誌（Nature Nanotechnology, 2021, 16 (3): 302–307）。

9、超寬禁帶氮化物半導體材料高效 p 型摻雜

中科院長春光學精密機械與物理研究所黎大兵研究團隊與中科院半導體研究所鄧惠雄研究員合作，圍繞寬禁帶氮化物材料 p 型摻雜的國際難題，針對超高受主啟用能的根本物理限制，提出了量子工程非平衡摻雜調控價帶頂能級位置從而大幅降低啟用能的方法，實現了高空穴濃度 p 型超寬禁帶氮化物材料，為解決寬禁帶半導體摻雜問題提供了新思路，有望推動寬禁帶半導體產業進一步發展。

該成果發表於《光：科學與應用》雜誌（Light: Science & Applications, 2021, 10: 69）。

10、矽基片上一體化整合的高能效電容型感知晶片

電容型感知晶片是工業網際網路和萬物智聯時代的資料感知基礎設施，北京大學黃如、葉樂研究團隊實現了基於國產矽基 CMOS 工藝的片上一體化整合的動態電荷域高能效電容型感知晶片，通過首次提出的動態電荷域功耗自感知技術和動態範圍自適應滑動技術，顯著提高了資料感知的能效，解決了複雜工作環境導致的效能退化和可靠性問題，演示了環境溼度感知應用，打破了同類晶片的世界能效記錄和國外卡脖子封鎖。

該成果發表於積體電路設計國際頂級期刊 JSSC（IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2021, 56 (12): 3560–3572）。