EE电子工程专题项目回顾: 基于石墨烯、量子点等低维纳米半导体材料的AI芯片设计

在本期项目回顾

我们将带你“云体验”为期七周的线上科研项目，跟随大牛教授学习，在博士导师的辅导下，完成科研课题并撰写科研论文的全过程。

本期双课题：

#01 项目介绍

项目介绍：

本项目将从半导体中的固体物理基础开始，主要包括半导体的电子带结构和光相互作用/光学性质的原理，并特别关注低维半导体，如碳纳米管、III-V量子阱、2D半导体、石墨烯以及量子点。随后课程将介绍纳米级器件，即p-n结，场效应晶体管以及传感器，这部分课程的重点将是理解纳米尺度的静电学以及材料和器件中的传输理论，涵盖纳米级晶体管和量子受限材料中的弹道传输理论。还将讨论存储设备的基本概念，如果时间允许，也会讨论光的物理学和运动传感器。

在介绍设备之后，课程将进一步介绍纳米制造技术，包括光刻技术和半导体制造的进展，有助于制造用于现代计算机和服务器的最新高性能芯片。在纳米制造和制造之后，导师将更多地介绍纳米电子硬件的当前趋势，用于人工智能和机器学习应用程序的大数据处理，包括低功耗/资源的边缘计算。将详细讨论存储设备、低功耗逻辑设备以及它们如何在模式识别等机器学习应用中协同工作。

项目旨在于目为学生提供与计算过程和制造相关的基本物理框架，以及高性能节能大数据计算的硬件需求。讨论的具体器件包括晶体管、存储器件和传感器(包括光电探测器和MEMS)。

项目大纲：

·纳米级半导体及其特性 Nanoscale semiconductors and their properties

·纳米级电子器件和传输、光与物质相互作用 Nanoscale electronics devices and transport + Light-Matter interactions

·pn结型二极管p-n与光电器件 junction diode, Optoelectronic devices

·晶体管、存储设备与传感器Transistors, memory devices and sensors

·纳米电子硬件的当前趋势以及在人工智能和大·数据中的应用 Current trends in nanoelectronics hardware and application to AI and big-data applications

·学术研讨1：教授与各组学生探讨并评估个性化研究课题可行性，帮助学生明晰后续科研思路，内容详见大纲 Research Workshop I

·学术研讨2：学生将在本周课前完成初步文献回顾，教授将根据各组进度进行个性化指导，确保学生优质的终期课题产出，内容详见大纲 ·Research Workshop II

·项目成果展示 Final Presentation

·论文指导 Project Deliverables Tutoring

项目介绍：

本项目从固体物理学的基础原理入手，带领学生探究光-电作用原理，并详细介绍半导体器件基本构件——光电转化PN结二极管，光电子器件的操作原理,PN结二极管的工作模式及其作为不同光电器件的功能, 运行效率，性能限制。并以LED、激光器、光电探测器和太阳能电池等常用光电器件为具体实例，研究其工作原理及在人们日常生活中的应用。学生通过本项目的学习，可以进一步对固体物理学和半导体光电器件设计原理及工作原理有更为深刻的认识，在项目结束时提交项目报告，进行成果展示。

个性化研究课题参考：

·柔性光电探测器的设计原理

·太阳能光电–热一体化与热泵耦合系统性能研究

·纳米结构二氧化钛光电性能探究

项目大纲：

·纳米级半导体及其特性 Nanoscale semiconductors and their properties

·纳米级电子器件和传输、光与物质相互作用 Nanoscale electronics devices and transport + Light-Matter interactions

·pn结型二极管与光电器件 junction diode, Optoelectronic devices

·纳米电子硬件的当前趋势以及在人工智能和大数据应用中的应用 Current trends in nanoelectronics hardware and application to AI and big-data applications

·学术研讨1：教授与各组学生探讨并评估个性化研究课题可行性，帮助学生明晰后续科研思路，内容详见大纲 Research Workshop I

·学术研讨2：学生将在本周课前完成初步文献回顾，教授将根据各组进度进行个性化指导，确保学生优质的终期课题产出，内容详见大纲 ·Research Workshop II

·项目成果展示 Final Presentation

·论文指导 Project Deliverables Tutoring

#02 导师介绍

导师：Deep

宾夕法尼亚大学 (UPenn)教授

Deep 教授是宾夕法尼亚大学材料科学与工程学院的教授。他为二维 (2D) 半导体的电荷传输和电子应用研究做出了贡献，并在西北大学开创了栅极可调、混合维、范德瓦尔斯异质结构的研究。2015 年 8 月，Deep 作为雷斯尼克奖博士后研究员加入加州理工学院，其目标是研究增强高效、超薄光电设备二维系统中光-物质相互作用的策略。Deep 的研究位于固态光电和新兴低维材料的交叉点，结合了组装、生长和集成纳米结构材料的新技术，包括分子材料和最先进的纳米制造方法，以创造新型电子和光子器件。

#03 项目进行中

导师、副导师与助教的教学以及班主任的全程陪伴，充分保证学员的项目学习过程以及体验，提高项目学习的效果。

课堂截图

#04 项目成果展示

在科研小组成员的共同努力以及导师和班主任团队的指导帮助下，学员将自主完成完整的项目，并最终向导师进行汇报。

小组作业展示

同时，在学术写作课程结束后，写作老师将安排论文定题课。配合论文辅导团队的指导，学生将会把小组的科研成果进一步精细打磨，形成高质量的科研成果产出。

#05 学员反馈

“班主任/论文老师沟通

科研项目覆盖“理工文商随你挑”