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中国半导体十大研究进展候选推荐（2020-009）——实现纳米机电系统振动模式的电学相干调控

已有 1720 次阅读 2020-5-19 10:24 |系统分类:论文交流

1 工作简介

——实现纳米机电系统振动模式的电学相干调控

随着半导体技术的快速发展，微米机电系统(Micro-Electro-Mechanical System)的尺寸越来越小，进入了纳米机电系统(Nano-Electro-Mechanical System)的领域。纳米机电系统具有自身质量轻，谐振频率高，对外界环境敏感等特点，在灵敏探测、力学传感、可穿戴设备等领域有广阔的应用前景，成为了半导体研究的一个热点方向。纳米机电系统的力学振动响应可以等效为声子模式。近年来，人们提出可以类比电子、光子，利用这种声子模式实现力学开关、力学逻辑门等器件，进行信息的处理。其中，实现对纳米机电系统振动模式的调控尤为重要。

基于上述背景，中国科大郭国平教授研究团队与美国加州大学默塞德分校田琳教授合作，利用石墨烯优异的电学和力学性质，设计制备了包含三个串联耦合的石墨烯纳米机械振子的纳米机电系统。通过微波驱动，实现了两端振子振动模式之间能量的相干传递。进一步，利用中间振子作为力学开关，可以电学调控两端振子振动的模式耦合强度、相干振荡速度，实现了对纳米机电系统振动模式的电学相干调控。器件协同系数达到10^7，比国际上已报道的结果高出数个量级。研究表明能量可以相位相干地在非近邻机械振子之间传递，其相干传递过程可以被电学调控。这一结果为设计基于纳米机电系统的信息处理器件，特别是利用振动模式相位信息编码的逻辑器件，提供了新思路。

悬浮石墨烯纳米机电系统器件及电学可调的相干Rabi振荡和Ramsey干涉

相关研究成果于2020年3月2日以“Coherent phonon dynamics in spatially separated graphene mechanical resonators”为题发表在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America上。张拙之博士后为论文第一作者。

主要作者简介

通讯作者 郭国平，2005年博士毕业于中国科学技术大学，现为中国科学技术大学，中国科学院量子信息重点实验室教授，博士生导师。

郭国平教授瞄准国家重大战略前沿，长期致力于半导体量子功能器件方面研究，组建并带领研究团队填补了我国半导体量子计算研究的空白，并取得了多项具有重要国际影响力的科研成果，以第一作者或通讯作者在Nature Communications，Science Advances，Physical Review Letters，PNAS等国际一流期刊发表SCI论文150余篇，成果多次被国际科学媒体作为重要进展重点评论并多次受邀在国际学术会议上做邀请报告。郭国平教授申请/授权国家专利20余项并积极推动产学研结合，特别是以此为基础，2017年孵化了国内首家量子计算初创公司“合肥本源量子计算科技有限责任公司”。

同时郭国平教授积极承担和参与国家重大科研任务，作为首席科学家主持了国家重点研发计划、重大研究计划（973）等项目，作为负责人主持了基金委重点项目、中科院先导专项课题等10余项国家项目。获得国家基金委杰出青年基金、中国青年科技奖、安徽省自然科学一等奖等人才基金和奖励。

原文传递

详情请点击论文链接: https://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1916978117

《半导体学报》简介：

《半导体学报》是中国科学院主管、中国电子学会和中国科学院半导体研究所主办的学术刊物，1980年创刊，首任主编是王守武院士，黄昆先生撰写了创刊号首篇论文，2009年改为全英文月刊Journal of Semiconductors（简称JOS），同年开始与IOPP英国物理学会出版社合作向全球发行。现任主编是中科院副院长、国科大校长李树深院士。

2016年，JOS被ESCI收录。

2019年，JOS入选“中国科技期刊卓越行动计划”。

“中国半导体十大研究进展”推荐与评选工作简介：

《半导体学报》在创刊四十年之际，启动实施 “中国半导体年度十大研究进展”的推荐和评选工作，记录我国半导体科学与技术研究领域的标志性成果。以我国科研院所、高校和企业等机构为第一署名单位，本年度公开发表的半导体领域研究成果均可参与评选。请推荐人或自荐人将研究成果的PDF文件发送至《半导体学报》电子邮箱：jos@semi.ac.cn，并附简要推荐理由。被推荐人须提供500字左右工作简介，阐述研究成果的学术价值和应用前景。年度十大研究进展将由评审专家委员会从候选推荐成果中投票产生，并于下一年度春节前公布。