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李颖弢:“存储”科研精神

2021年02月23日 14:12来源:未知手机版

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李颖弢庆祝兰州大学建校110周年


大西北有什么?李颖弢给出的回答是:戈壁、兰州大学及沙葱。是的,沙葱。就是那个总是以绿色葱郁的姿态生长于荒漠、沙坡等贫瘠土地上的植物,它仿佛无视周围环境的恶劣,越是石质戈壁越能活得茂盛。
生于西北、长于西北的李颖弢从小身上就有这么一股不屈服于周围环境的倔强劲。在他长期致力于新型非挥发性阻变存储器的研究过程中,不管遇到怎样的困难,他总能努力想到办法找到一条适合自己的研究道路。
追随兴趣
在李颖弢长期的学习和研究生涯中,他一共对自己的生活做出过两次调整。
在西北长大的李颖弢,从小就表现出在理科和逻辑方面的独特天赋。20世纪90年代初,中国西北农村的教育资源尚十分匮乏,所提供的条件并不能够满足李颖弢在理科方面的学习需求。幸而在办学条件方面,即使是在偏僻地区,也总有相对更好的学校可供选择。初二那年,13岁的李颖弢选择离开原先的学校,前往离家20公里的地方学习。“那时候自己在学校住宿,有时候一两个月才能回一次家。”尽管条件比较艰苦,但李颖弢很高兴,因为自己在这里可以学到更多想接触的知识。
自小对理科的热爱让李颖弢在学习路上一直顺风顺水,并于2002年考入兰州大学,攻读微电子学学士学位。本科毕业保送兰州大学微电子学与固体电子学专业攻读博士学位,研究生开始阶段李颖弢开展数字集成电路设计的研究工作,随着研究的深入,他越来越感觉到自己对电路设计并不是很感兴趣。于是他调整了自己的方向,放弃电路设计,以联合培养的身份进入中国科学院微电子研究所开展新型阻变存储器件的研究。如今的李颖弢依旧很庆幸自己当时的选择,他说,“幸亏那时调整到了自己感兴趣的方向,我才得以把所有的精力投入到研究中,并有了作为参与人员获得的北京市科学技术奖及后来的一系列成就”。
北京市科学技术奖是李颖弢在参与中国科学院微电子研究所刘明院士主持的科研项目的研究过程中获得的,当时李颖弢主要开展的是关于存储器集成方面的研究。
在当时,业界对于阻变存储器在高密度存储领域获得突破的发展方向已经渐趋清晰。一直以来,基于阻变存储器件的无源交叉阵列被认为是实现高密度存储最经济、最有效的方法。“然而,采用交叉阵列实现高密度存储遇到的最大问题就是交叉串扰引起的误读现象。”李颖弢介绍道。面对这个难题,李颖弢提出并实现了性能更加优越的双极性阻变存储器与氧化物肖特基二极管集成的新型自限流双极型1D1R结构。“相比传统的单极性1D1R结构,新型双极型1D1R结构利用肖特基二极管的反向电流充当钳制电流,为克服单极性1D1R结构固有的缺陷(无限流功能及不适用于双极性器件)提供了新的思路。”在向记者进一步解释该项工作的时候,李颖弢难掩内心的激动。在当时,这项研究成果引起了研究人员的广泛关注,并被引入多篇综述文章中。
披荆斩棘
带着在博士期间取得的成就,求学生涯结束后的李颖弢回到了自己的母校兰州大学继续从事阻变存储器及其集成方面的研究。
所谓的阻变存储器,就是指薄膜材料的电阻在电脉冲的刺激下,能够实现高阻状态与低阻状态之间的可逆转换。“它最大的优势就在于,和传统浮栅型存储器相比,它的尺寸能够做到10纳米以下,能够延续摩尔定律。”李颖弢向记者介绍道,“并且它的功耗很低,操作速度快,和现有的标准CMOS工艺完全兼容”。当谈起自己研究内容时,李颖弢的话明显多了起来。
在李颖弢的介绍下,记者了解到,如今他在阻变存储器领域主要的研究方向是器件性能优化、物理机制,以及三维集成。在性能优化方面,李颖弢在多年研究的基础上,通过参与国家重点研发计划项目,已经阐明了界面层对性能调控的规律,并进一步揭示了影响性能的主要界面层的位置。在物理机制方面,李颖弢更是阐明了不同活性电极材料引起阻变存储性能变化的主要原因。此外,通过构造多层结构器件实现了自整流的阻变存储单元,通过理论模拟结合实验阐明了引起这种自整流特性的微观物理机制。在集成方面,则实现了性能优越的双极性阻变存储器与氧化物基肖特基二极管集成的双极性1D1R新型结构。另外,他还提出了由齐纳二极管、反向并联二极管作为选择器与双极性阻变存储单元集成的新型结构。

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