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半导体学报(英文)2026年第3期——中文导读：1-3

已有 829 次阅读 2026-4-28 09:46 |系统分类:论文交流

专家视点

1 电致变色“视网膜级”电子纸：迈向人眼视觉极限的超高分辨显示

随着VR/AR、可穿戴显示和移动终端不断向“近眼化”发展，显示器件不仅要更清晰，还要更省电、更轻薄。传统OLED、micro-LED等发光显示在像素持续缩小到微米甚至亚微米尺度时，容易出现亮度下降、串扰加剧和制造复杂度升高等问题；而传统电子纸虽然功耗低，却普遍存在刷新慢、彩色显示能力有限、分辨率不高等瓶颈。因此，如何实现兼具超高分辨率、视频刷新能力和低功耗的反射式显示，成为该领域的重要挑战。

南京邮电大学赵强团队在《半导体学报（英文）》2026年第3期发表News and views文章，对Nature报道的“视网膜级电子纸”技术进行了系统评述。该工作将电致变色氧化钨纳米盘与超表面光学设计相结合，通过调控纳米结构尺寸与像素间距，实现约560 nm像素尺寸、超过2.5万PPI的超高分辨率，并兼具超过25 Hz的视频刷新能力、约80%的反射率和较低能耗，突破了传统电子纸在分辨率与动态显示上的限制。

文章指出，这类器件的关键在于利用WO₃在离子嵌入/脱嵌过程中的折射率与吸收变化，实现对环境光的主动调控，而不是依赖自发光，因此在超小像素尺度下仍可保持较高光学对比度和能效。作者进一步分析了该方向走向实际应用仍面临的关键问题，包括色域仍需提升、长时间循环稳定性有待验证、大面积低成本纳米制造难度较高，以及亚微米像素有源矩阵驱动集成仍具挑战。

总体来看，该研究为下一代近眼显示、超低功耗可穿戴终端、智能手表和新型电子纸提供了新的技术思路，也表明反射式显示有望突破“只能静态、难以高清彩显”的传统认知。相关评述工作有助于凝练视网膜级电子纸的发展方向，并为高分辨、低功耗、可持续显示技术的后续研究提供参考。

图1. 视网膜级电子纸的设计与显示示意图。

该文章以题为“Electrochromic retina E-paper: defining the ultimate display at the human vision limit”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

Electrochromic retina E-paper: defining the ultimate display at the human vision limit

Tongqing Zhou, Jianmin Li, Shujuan Liu, Qiang ZhaoJ. Semicond. 2026, 47(3): 030401 doi: 10.1088/1674-4926/25120050

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2 θ-TaN：重新定义金属材料的热导率极限

随着电子器件向更小、更快、更高功率密度方向发展，热管理已成为制约其性能与可靠性的关键瓶颈。过去一个多世纪以来，人们一直认为金属材料的热导率存在一个约400 W·m^-1·K^-1的本征上限。这一认知源于决定金属热导率和电导率的基础物理图像：在典型金属中，热量主要靠电子输运，而强电子-声子耦合与晶格非谐性严重限制了电子输运效率。因此，高电导率和高热导率通常无法兼得。当未来芯片功率密度向1 MW·cm⁻²迈进时，传统金属的导热能力已难以满足散热需求。

中国科学院半导体研究所林妙玲研究员在《半导体学报（英文）》2026年第3期发表News and views文章，简短评论了美国加利福尼亚大学洛杉矶分校Yongjie Hu等人在Science发布的一项关于金属θ相氮化钽（θ-TaN）热导率的突破性实验研究。该研究通过创新的助熔剂辅助复分解反应，成功合成了高质量、亚稳态的θ-TaN，并在室温下测得高达~1100 W·m^-1·K^-1的热导率—几乎是铜的三倍，首次实验突破了金属热导率的传统极限。

θ-TaN的卓越性能源于其独特的六方晶体结构与电子能带特征。研究团队结合非弹性X射线散射（IXS）与超快光谱等先进表征手段发现：该材料具有大的声学-光学声子带隙（~8 THz）及声学声子支聚束效应，显著抑制了声子-声子散射；同时，其电子结构导致极弱的电子-声子耦合（λ ≈ 0.0045），使得热输运由声子主导而非电子主导，从而同时实现了高导电性与超高导热性。

这一发现重新定义了高导热材料的设计原则：即使在金属体系中，通过能带工程调控声子谱、抑制电子-声子耦合，同样可以突破热导率的极限。θ-TaN兼具金属高导电性与声子主导的超高导热性，在先进半导体散热、航空航天电源、高功率电子器件及加速器等领域具有广阔的应用前景。更重要的是，该材料可通过助熔剂法在相对温和的条件下合成，为其未来的规模化应用奠定了重要基础。

该工作不仅系统总结了θ-TaN的突破性进展与物理机理，也指出了未来的研究方向：探索更多亚稳态过渡金属氮化物/碳化物中的类似效应，优化合成工艺以增大晶体尺寸，以及将材料集成到实际器件中验证其散热性能。

图1. θ-TaN的结构与热输运机制示意图。(a) θ-TaN的六方晶体结构及单晶的扫描电子显微镜图像。(b) θ-TaN的拉曼光谱。(c) 单晶X射线衍射谱。(d) 沿a轴和 (e) c轴方向测量的θ-TaN热导率（红点）与第一性原理计算结果的对比，插图为θ-TaN晶体表面热导率的空间分布图。(f) 通过非弹性X射线散射（IXS）测量的声子能带结构（圆圈）与第一性原理计算结果（实线）。(g) θ-TaN（红色）、Cu（绿色）和Al（蓝色）的时间分辨电子弛豫曲线。(h) θ-TaN与传统金属的电子-声子耦合强度（λ）对比，突出其异常弱的电子-声子耦合。

该文章以题为“θ-TaN: Redefining the thermal conductivity limit of metallic materials”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

θ-TaN: Redefining the thermal conductivity limit of metallic materials

Miao-Ling Lin, Ping-Heng TanJ. Semicond. 2026, 47(3): 030402 doi: 10.1088/1674-4926/26010049

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综述

3 AlScN：材料特性，微纳加工及其多元应用

随着5G通信、物联网、人工智能等新兴技术蓬勃发展，氮化铝钪（AlScN）作为III-V族氮化物半导体中的典型材料，因其优异的高频高声速、带隙可调和CMOS兼容性而引起了广泛关注。通过Sc替代Al原子，AlScN实现了晶格畸变与c轴晶格常数的非等比扩大，显著增强其自发极化与压电响应。此外，AlScN还具有宽带隙（高达6.2 eV）、高热导率（~140 W/(m·K)）和高击穿场强（>10 MV/cm）等优势，为其多元化应用奠定了基础（图1）。

图1. AlScN组分结构、材料性能及其多元化应用。

近日，湖北九峰山实验室（JFS Lab）工艺中心研发团队柳俊、贾汉祥等人系统构建了基于AlScN"材料特性−微纳加工−器件应用"的垂直研究体系。首先从晶体结构、掺杂改性和取向调控方面梳理了AlScN的物化特性，进而总结归纳了AlScN在微纳加工（薄膜沉积和图形化）的制程难点和优化方案，同时结合JFS中试研发平台对AlScN的工艺窗口及其一致性进行了量测监控（图2）。

图2. AlScN叠层膜厚的在线测量：（a）下电极W，（b）压电层AlScN晶体，（c）上电极Mo的片内膜厚分布图；（d）产品薄膜叠层结构示意图。

在此基础上，深入探讨了AlScN在声光调制、红外探测和铁电存储等领域的应用潜力。最后，对AlScN材料当前面临的挑战与未来方向进行了展望，为串联AlScN的基础研究和产业化提供了思路。

该文章以题为“AlScN: characteristics, micro/nano fabrication and multiple applications”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

AlScN: characteristics, micro/nano fabrication and multiple applications

Shihang Liu, Jinfeng Gao, Jiajie Pan, Lin Li, Hanxiang Jia, Shuangzan Lu, Maowei Zhang, Bo Zhao, Jun LiuJ. Semicond. 2026, 47(3): 031301 doi: 10.1088/1674-4926/25060031

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