孙东明 （中国科学院金属研究所研究员）

人物履历

1997年09月-2001年06月: 本科， 电子材料与元器件专业， 电子工程系， 吉林大学。

2001年09月-2006年06月: 博士， 微电子学与固体电子学专业， 集成光电子学国家（联合）重点实验室， 电子科学与工程学院， 吉林大学。

2006年09月-2008年04月: 博士后研究员， Frontier创造共同研究中心， 日本东京工业大学。

2008年04月-2009年03月: 博士后研究员， 精密工学研究所， 日本东京工业大学。

2009年04月-2012年05月: 博士后研究员， 量子工学研究科， 日本名古屋大学。

2012年06月: 研究员， 先进炭材料研究部， 沈阳材料科学国家(联合)实验室， 中国科学院金属研究所。

研究领域

（1）碳基电子器件；

（2）低维材料半导体器件；

（3）柔性电子器件；

（4）热电制冷器件；

社会任职

担任以色列国家科学基金委项目评议专家和10余种学术期刊的审稿人，如IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control、Nanotechnology、IEEE Trans. Ind. Electron.、Smart Mat. Struct.、Carbon等。

第十四届全国人大代表。

科研项目

(1) 提出一种气相过滤转移技术制备柔性高性能碳纳米管薄膜晶体管和集成电路的方法，在大幅提高薄膜晶体管器件性能基础上，实现了碳纳米管时序逻辑集成电路。

(2) 提出全碳薄膜晶体管的设计思想，构建了全碳薄膜晶体管和集成电路，通过塑型技术获得了透明立体的集成电路。

(3) 将传统半导体工艺与石墨烯薄膜转移技术相结合，构筑了硅-石墨烯-锗晶体管，利用硅-石墨烯肖特基结作为发射结，与采用隧穿发射结的器件相比，显著缩短了发射结的延迟时间，使器件工作频率从MHz频段提高至GHz频段，在理论上具备达到THz频段的潜力，同时所设计的垂直器件结构更加适合未来三维集成电路架构。该论文被评选为Nature Communications期刊2019年发表的论文中“最受关注的前50篇物理类论文”之一。

(4) 以石墨为电极，利用超薄的氮化硼作为范德瓦尔斯异质结的隧穿层，构建了具有多功能整流特性的隧穿晶体管。通过在金属和半导体界面之间引入双层氮化硼，由此产生的隧穿结势垒有效阻止了界面处的费米能级钉扎效应，消除了界面处通常存在的肖特基势垒，从而通过石墨背栅实现了二硫化钼器件界面费米能级的精确静电调控。所获得的二硫化钼隧穿晶体管仅通过栅极静电调控即可实现具有不同功能的整流器件，包括p-n二极管、双向全关、n-p二极管、双向全开器件。

(5) 从亚纳米尺度芯片逻辑单元的设计与构筑的核心科学问题出发，瞄准固态物质的极限尺寸，发展了功能材料化学气相沉积与传统半导体加工制程结合的系列制备方法，构筑出单原子层沟道鳍式晶体管（FinFET）阵列，并阐明了其器件输运性能的调控机理，为后摩尔时代新器件的发展提供了新思路。通过引入碳纳米管替代传统金属作为栅极材料，获得了比传统金属栅极更好的包覆性，有效提高了器件性能。所制备的鳍式场效应晶体管的电流开关比达107，具有优异的抗短沟道效应，漏极引入的势垒降仅为5 mV/V。该工作比硅基FinFET的沟道宽度减小了一个数量级，达到单原子层极限的亚纳米尺度（0.6 nm），同时获得了最小间距为50 nm的单原子层沟道鳍阵列。该研究入选2020年度中国半导体十大研究进展。

(6) 提出了一种连续制备、沉积和转移单壁碳纳米管薄膜的方法，实现了米级高性能单壁碳纳米管薄膜的连续制备与收集。在碳纳米管网络的交叉节点处形成了碳焊结构，可使金属性-半导体性碳纳米管间的肖特基接触转变为近欧姆接触，从而显著降低了碳纳米管间的接触电阻，制备的碳纳米管薄膜具有优异的光电性能，薄膜尺寸比已报道结果提高了两个数量级以上。

(7) 提出一种基于铝纳米晶浮栅的碳纳米管光电传感存储器，实现了同时具备光电传感和存储功能的碳基原型器件。构建的碳纳米管非易失性存储器的电流开关比高达106、存储时间达到108 s、读写操作超过104次，且具有稳定的柔性使役性能。针对氧化生成的极薄AlOx层，电荷的隧穿机制由福勒-诺德海姆隧穿变成直接隧穿，进而制备出32×32像素的非易失性柔性紫外光面阵，首次实现了光学图像传感与图像存储一体化的碳基电路。

(8) 提出一个1024像素的柔性光电传感器阵列构筑方法，使用半导体性碳纳米管和钙钛矿量子点的组合作为神经形态视觉系统的有源敏感材料，获得了光响应度高达5.1×107 A/W、探测率高达2×1016 Jones的芯片。该芯片还具备弱光脉冲（1 μW/cm2）的光学传感和生物突触功能，可同时完成光信号激励响应和基于突触可塑性等信息预处理功能，满足模拟生物视觉系统的灵活性、复杂性和适应性要求。该研究入选2021年中国光学领域二十大最具影响力事件。

(9) 提出开展了双异质结光电晶体管研究，形成了空穴引入光增益和电子引入光增益相互加强的正反馈，因此获得的探测率高达3×1015cm Hz1/2 W-1，比以往报道的光电探测器的最佳性能结果提高了两个数量级，双光栅调控机制为构筑超高灵敏度的光电晶体管提供了新思路。该晶体管展现出超高响应度（＞105 A/W）、超高外量子效率（＞107 %）、在二维材料光电探测器中最高的探测度（9.8×1016 Jones）和超快光电响应速度（约100 μs）等诸多优异的光电特性。

(10) 提出MXene材料的离心、旋涂、光刻和蚀刻半导体工艺方法，实现一种具有微米级分辨率的晶圆级MXene薄膜图案化技术，并构筑了1024高像素密度光电探测器阵列。该阵列具有优异的均匀性、高分辨率成像能力、迄今为止最高的MXene光电探测器的探测度。

获奖荣誉

2011年在NT11 International Conference on the Science and Application of Nanotubes会议上，获得“Best Poster Prize Winner”奖。

2009年获得Sensors and Actuators, A: Physical杂志颁发的“Valued Reviewer”奖。

2005年获得了国家留学基金委颁发的“惠普中国优秀学生奖”。

会议报告

1. Dong-ming Sun, Marina Y. Timmermans, Antti Kaskela, Albert G. Nasibulin, Shigeru Kishimoto, Takashi Mizutani, Esko I. Kauppinen and Yutaka Ohno, “All-carbon thin film transistors and integrated circuits for flexible and transparent electronics”

2. Dong-ming Sun, Marina Y. Timmermans, Ying Tian, Albert G. Nasibulin, Shigeru Kishimoto, Takashi Mizutani, Esko I. Kauppinen and Yutaka Ohno, “High-performance Carbon Nanotube Thin-film Transistors with >600 cm2V–1s–1 Mobility and >107 On/off Ratio”, 2011 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2011), September Nagoya, Japan.

3. Dong-ming Sun, Marina Y. Timmermans, Ying Tian, Albert G. Nasibulin, Shigeru Kishimoto, Takashi Mizutani, Esko I. Kauppinen and Yutaka Ohno, “Characterization of carbon nanotube thin-film transistors: mobility and on/off ratio”, The 72nd Japanese Society of Applied Physics (JSAP) Autumn Meeting, August 29- September Yamagata, Japan.

4. Dong-ming Sun, Marina Y. Timmermans, Ying Tian, Albert G. Nasibulin, Shigeru Kishimoto, Takashi Mizutani, Esko I. Kauppinen and Yutaka Ohno, “High-performance, Functional Carbon Nanotube Integrated Circuits On Plastic”, The 12th International Conference on the Science and Application of NanotubesCambridge, United Kingdom.

5. Dong-ming Sun, Marina Y. Timmermans, Ying Tian, Albert G. Nasibulin, Shigeru Kishimoto, Takashi Mizutani, Esko I. Kauppinen and Yutaka Ohno, “High-performance, Functional Carbon Nanotube Integrated Circuits On Plastic”, 2011 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor DevicesDaejeon, Korea.

6. Dong-ming Sun, Marina Y. Timmermans, Ying Tian, Albert G. Nasibulin, Shigeru Kishimoto, Takashi Mizutani, Esko I. Kauppinen and Yutaka Ohno, “Flexible, high-performance carbon nanotube integrated circuits”, The Fifth Rice University, Air Force Research Laboratory, and NASA Workshop on Nucleation and Growth Mechanisms of Single Wall Carbon Nanotubes, April Texas, USA.

7. Dong-ming Sun, Marina Y. Timmermans, Ying Tian, Albert G. Nasibulin, Shigeru Kishimoto, Takashi Mizutani, Esko I. Kauppinen and Yutaka Ohno, “Performance characterization of carbon nanotube thin-film transistors fabricated by gas-phase filtration and transfer process”, The 58th Japanese Society of Applied Physics (JSAP) Spring Meeting, March Kanagawa, Japan.

8. Dong-ming Sun, Marina Y. Timmermans, Ying Tian, Albert G. Nasibulin, Shigeru Kishimoto, Takashi Mizutani, Esko I. Kauppinen and Yutaka Ohno, “Carrier mobility and on/off ratio of carbon nanotube thin-film transistors fabricated by gas-phase filtration and transfer process”, The 40th Fullerenes-Nanotubes General Symposium, March Nagoya, Japan.

9. Dong-ming Sun, Marina Zavodchikova, Albert G. Nasibulin, Shigeru Kishimoto, Takashi Mizutani, Esko I. Kauppinen and Yutaka Ohno, “High-performance carbon nanotube thin-film transistors based on a simple transfer method”, The 71st Japanese Society of Applied Physics (JSAP) Autumn Meeting, September Nagasaki, Japan.

10. Dong-Ming Sun, Marina Zavodchikova, Albert G. Nasibulin, Shigeru Kishimoto, Takashi Mizutani, Esko I. Kauppinen and Yutaka Ohno, “High-performance thin-film transistors with as-synthesized carbon nanotubes based on simple transfer technique”, The 39th Fullerenes-Nanotubes General Symposium, September Kyoto, Japan.

11. Dongming Sun, Sheng Wang, Seiichi Hata, Junpei Sakurai and Akira Shimokohbe, “Design and fabrication on a novel traveling wave type cylindrical ultrasonic linear microactuator”, 2009 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint Conference on Micromechatronics for Information and Precision Equipment, Tsukuba, Japan.

12. Dongming Sun, Sheng Wang, Seiichi Hata, Junpei Sakurai and Akira Shimokohbe, “Driving mechanism and experimental realization of a cylindrical ultrasonic linear microactuator”, 34th International Conference on Micro & Nano Engineering, Septembe Athens, Greece.

13. Dongming Sun, Sheng Wang, Seiichi Hata, Junpei Sakurai and Akira Shimokohbe, “Development of the cylindrical ultrasonic linear microactuator”, The 25th Sensor Symposium, IEEJ SMS Symposium on Sensors, Micromachines & Applied Systems,Okinawa, Japan.

14. Dongming Sun, Sheng Wang, Seiichi Hata and Akira Shimokohbe, “Cylindrical ultrasonic linear microactuator with 10mm length stator”, The Japan Society for Precision Engineering (JSPE) Spring Meeting, MarchTokyo, Japan.

15. Dongming Sun, Sheng Wang and Seiichi Hata, “Vibration analysis of a cylindrical ultrasonic linear microactuator using COMSOL Multiphysics”, 2007 Tokyo COMSOL conference, December

16. Dongming Sun, Sheng Wang, Seiichi Hata and Akira Shimokohbe, “Research on the driving mechanism for a new type of ultrasonic linear microactuator”, The Japan Society for Precision Engineering (JSPE) Autumn Meeting, September

代表论著

1. Dong-ming Sun, Marina Y. Timmermans, Ying Tian, Albert G. Nasibulin, Esko I. Kauppinen, Shigeru Kishimoto, Takashi Mizutani and Yutaka Ohno, 2011, “Flexible high-performance carbon nanotube integrated circuits”, Nature Nanotechnology

2. Dongming Sun, Sheng Wang, Seiichi Hata, Junpei Sakurai and Akira Shimokohbe, 2010, “Theoretical and experimental investigation of traveling wave propagation on a several-millimeter-long cylindrical pipe driven by piezoelectric ceramic tubes”, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control

3. Dongming Sun, Sheng Wang, Junpei Sakurai, Kee-Bong Choi, Seiichi Hata and Akira Shimokohbe, 2010, “A piezoelectric linear ultrasonic motor with the structure of circular cylindrical stator and slider”, Smart Materials and Structures

获得专利

1. Actuator

2. Actuator

3. Field-effect transistor with carbon nanotube