佳报频传！未来科学研究院两大成果发表在《自然》子刊
面向未来，我们的科学会是什么样的？浙江大学杭州国际科创中心（简称科创中心）未来科学研究院一直在探索。近日，研究院佳报频传，两大成果接连刊登在顶级科学期刊《自然》子刊，为科技创新的未来又增添了新的可能。
新一代光传感技术
在以大数据、物联网、自主智慧系统为代表的信息时代，高性能图像传感器相关研究作为处理巨量丰富视觉信息的核心技术，与未来集成电路芯片息息相关。高性能图像传感往往离不开光谱探测技术的支撑，但是传统硅基半导体探测光谱范围的局限，限制了它在信息时代被广泛应用于更多场景。
近期，科创中心未来科学研究院俞滨教授、徐杨教授团队与海内外研究团队合作，针对传统硅基半导体光谱探测范围问题，提出了全新的解决方案。研究团队从新型纳米材料创新入手，将硅与石墨烯及其体相膜集成，整合传统半导体CCD和CMOS光电传感技术的架构优势，研发出全新的电荷注入型光电器件，成功突破硅基半导体红外探测物理极限，解决了室温下超宽光谱探测的科学难题。
新一代图像传感器结合未来5G、6G技术，可广泛应用在机器人、自动驾驶、安防监控、环境勘探与监测、增强与虚拟现实（AR/VR）、医疗诊断等众多的新兴应用领域。目前主流图像传感器的探测范围受限于半导体带隙，石墨烯等新型材料为宽光谱图像传感器的研究提供全新的可能。结合石墨烯超快电子-电子散射与硅基技术的低噪声、低成本等优势，可望实现高性能、宽光谱、低成本的光探测技术。
该项研究工作首次将商业化石墨烯和成熟硅基芯片技术相结合，实现室温下的高灵敏度红外探测。结合宏观组装石墨烯纳米膜的强光热电子发射效应，突破硅半导体带隙对探测波长的限制。硅与二维材料的完美结合（“硅基异质集成”），为光电探测器波长的拓展提供新思路，也为下一代宽光谱、高性能图像传感集成芯片奠定了创新基础。
该项成果以“Graphene charge-injection photodetectors”为题发表在顶级科学期刊《自然∙电子学》（Nature Electronics）上。
光电器件阵列效果图
探索铁电阻变现象起源
电子产品在日常生活中随处可见，它们的正常运行大部分都需要存储数据，这就离不开非易失性存储器。如今，有一类新型存储器的发展势头正在形成，或将改变下一代信息存储技术的格局，这种存储器用到的技术是利用铁电阻变现象（即具有铁电效应的材料在极化状态下电阻发生变化的现象），具有可扩展、低功率和非易失性等特点，它也在后摩尔时代的信息存储、信息处理和神经形态类脑芯片等高科技领域具有广泛应用前景，因而成为目前科学界研究的热点。
近期，科创中心未来科学研究院以“Unraveling the origin of ferroelectric resistance switching through the interfacial engineering of layered ferroelectric-metal junctions”为题，在顶级科学期刊《自然∙通讯》（Nature Communications）上发表国际合作研究论文。求是科创学者薛飞博士、俞滨教授分别为论文第一作者及共同作者。
铁电忆阻器是一种极为重要的非易失性阻变器件。一直以来，其物理机制并不清楚，获得直接、全面的证据来验证这个理论的工作仍然很少，这限制了该技术在更多场景应用的可能。为厘清铁电阻变现象的物理机制，科研团队以超薄二维材料α-In2Se3铁电忆阻器为典型代表，通过界面工程手段，证实了铁电阻变机制的独立要素，澄清了传统观念中模糊的铁电阻变机理认识，并通过合理设计铁电极化与肖特基势垒实现性能优化的铁电器件。
值得一提的是，该项研究提出的界面工程方法可进一步延伸到铁电场效应晶体管、铁电隧穿结等其他核心器件中，有助于提高铁电器件及其集成芯片的性能，为开发未来新一代超高密度信息存储芯片、可编程处理器、感存算一体芯片、类脑感知芯片等关键技术提供理论基础。
The sky is the limit！
未来科学研究院院长俞滨教授也是这两项成果的主要参与人员，他表示一流的研究成果离不开好的科研环境，未来科学研究院致力于未来芯片技术、新兴材料、智能隐身、能源安全等领域的前沿基础研究，积极营造良好的创新环境，推动物质科学、信息科学、生命科学等三大领域的跨学科交叉融合。
“我们做的是前瞻性基础研究，无论是新一代光传感技术研发还是铁电阻变现象探索，归根结底，还是为了未来产业的发展，是基础研究也是未来生产力。只有把基础问题研究清楚了，未来的应用和产业化发展才能走得长远。”俞滨教授这样说道。
未来科学研究院在有组织科研架构下开展前瞻性研究的同时，还积极进行青年人才的培育工作，俞滨教授说：“比如求是科创学者，就是我们从全球各地优秀青年研究员中筛选、引进的，我们会给予他们很好的启动经费、实验室和科研环境支持，也会帮助他们更好地规划学术职业发展。他们能够建立自己的实验室和研究团队，有高度的创新自由度。青年人在科创中心的发展将不设天花板，The sky is the limit！”未来科学研究院期待更多有志青年的加盟，引领新一代微纳技术的探索、创新与突破。
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未来科学研究院聚焦引领微纳领域重大科技，汇聚全球顶尖人才与青年学者，开展基于物质科学、信息科学、生命科学等多学科交叉融合的基础研究，形成未来电子学、拓扑电磁学、变革性材料学、生物信息学等若干重点突破方向的科研团队，探索新一代微纳材料与器件、超感知系统、新型储能材料、人工电磁结构、钙钛矿材料与器件、生物有机自组装等理论创新与技术革新，建设面向未来的前沿基础科研基地，培育重大原创成果，推动颠覆性技术创新，为面向世界科技前沿、面向国家重大战略需求、面向人民生命健康的跨越式发展提供基础科学支撑。
文字/图片：吴瑶瑶/未来科学研究院 孔晓睿
本文编辑：孔晓睿
校对：孔晓睿
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