第1057期研究生学术论坛暨微电子学院2025年第6期研究生学术论坛

2025年12月4日下午14时，宽禁带半导体材料与器件工程研究中心团队于崇真楼北楼B2045成功举办了微电子学院2025年第六期研究生论坛。本次论坛吸引了团队成员及各方向导师的积极参与，现场学术气氛浓厚。在论坛报告环节，程思洋、王孝灿、谢仕顶、王贝贝、韦皓宸五位同学依次就各自研究领域的最新进展进行了详实汇报。随后的交流环节中，与会师生围绕汇报内容展开了热烈而深入的学术探讨。导师们对同学们的研究成果予以充分肯定，并就其中存在的难点与挑战提供了宝贵的指导与建设性建议。此次论坛为研究生们提供了高质量的学术交流平台，不仅有效拓宽了科研视野，也激发了创新思维。与会同学纷纷表示受益匪浅，期待未来能持续参与此类活动，助力自身科研能力的全面提升。

汇报内容展示：

程思洋：本次组会汇报了《Terahertz molecular vibrational sensing using 3D printed anapole meta-biosensor》这项研究。该工作聚焦于解决太赫兹分子传感中的关键技术难题：如何实现高灵敏度、无标记的多组分生物分子检测。针对传统折射率传感特异性不足、以及多共振结构设计复杂的问题，本研究创新性地设计并制备了一种基于无辐射态（anapole mode）的金属-介质-金属结构太赫兹超表面。该结构采用投影微立体光刻（PµSL）3D打印技术进行加工，通过精确调控结构参数，使其工作于过耦合状态。与追求高Q值的传统思路不同，这种低Q值的宽频共振模式能够产生大范围的电磁场增强，从而有效放大多个分子的特征振动指纹信号。实验结果表明，该传感器在对D-葡萄糖的检测中表现出优异性能，其检测限低至0.84 mg/mL，灵敏度达到0.54%/(mg·mL⁻¹)，覆盖了糖尿病监测的生理相关浓度范围。更重要的是，研究成功利用该单一谐振超表面，结合主成分分析（PCA）与支持向量机（SVM）算法，对包括糖类和氨基酸在内的五种不同分子实现了100%的准确分类。这验证了其在无需复杂化学修饰的前提下，对混合样品进行同步识别和定量分析的强大能力。

王孝灿：本次组会汇报了近期工作，研究了氧气等离子体处理驱动镍铁铬普鲁士蓝发生了根本性的相变：其氰根桥联骨架被高活性氧物种破坏，导致氰根配体氧化脱除，同时金属离子（Ni, Fe, Cr）被氧化并重组，最终生成由Cr₂O₃、NiO及潜在的Ni(Fe, Cr)₂O₄尖晶石相等组成的金属氧化物混合物。这一转变由拉曼光谱中氰根特征峰（~2182 cm⁻¹）的消失及金属氧化物新峰（如697 cm⁻¹ for Cr₂O₃）的出现所证实。该过程有潜力完美继承普鲁士蓝前驱体的规则立方体形貌，并将其转化为具有多孔结构的高比表面积尖晶石氧化物，为制备高性能电化学材料提供了一种高效的合成策略。

谢仕顶：本次组会汇报了一篇题目为”Advances in Flexible Magnetosensitive Materials and Devices for Wearable Electronics的”文献综述。可穿戴电子、数字医疗、物联网和人形机器人等新兴领域的发展，凸显了对能够在曲面和柔软物体上记录信号的柔性器件的需求。其中，柔性磁敏器件因其兼具柔性电子与磁电子器件的双重优势（如可重塑性、贴合性、非接触式传感和导航能力）而备受关注。要开发高性能柔性磁器件，需解决以下关键挑战：如何使磁性材料具备柔性甚至弹性特性；理解磁性薄膜在外加应变/应力下的物理性质变化规律；以及柔性磁敏器件的设计与构建。近年来，这些领域已取得重要进展。该文献旨在系统综述柔性磁敏器件的最新研究动态，包括柔性磁性材料的制备与力学调控方法、柔性磁传感器的原理与性能优化策略，以及其在可穿戴电子中的应用案例。最后，对该领域的未来发展趋势与技术挑战进行了展望。

王贝贝：本次组会主要汇报在角不敏感光子晶体滤波器方面的研究成果。设计两种具有不同拓扑特性的一维角度不敏感光子晶体异质结构，将两种一维光子晶体结构耦合形成一维混合光子晶体结构，在其界面处可观察到拓扑界面态，并且该界态也具备角度不敏感特性。通过精确调控拓扑界面态的耦合，可以实现了角度不敏感的光传输。之后，在其中一种光子晶体结构中引入相变材料Sb₂S₃，利用其相变特性，通过改变折射率来保证在不同入射角下的传输峰保持稳定且无频移。然后，在上述设计的一维光子晶体结构基础上，还设计了另一种混合光子晶体异质结构，该结构包含两种界面模式：拓扑界面态和塔姆等离子激元。当这两种模式的耦合作用增强时，会出现两个明显的共振峰；逐渐减弱耦合作用，则会使这两个峰合并为一个单一峰。该结构实现了角度不敏感的光吸收。

韦皓宸：本次大组会汇报了研究文章的撰写进展。文章标题暂定为《Wafer-Scale Selective Peeling Lithography of Nanogap Metasurface》，提出了一种可用于加工金属纳米间隙超表面的选择性剥离光刻新方法。目前，传统纳米间隙加工方法主要分为三类：自上而下法、自下而上法和模板法，其代表性技术分别为聚焦离子束刻蚀、自组装技术和介质薄膜间隔法，虽然这些方法均能够实现亚5 nm金属间隙加工，但是都难以同时满足纳米间隙器件对高加工精度、高设计自由度和大面积加工能力这三重核心需求。针对上述问题，本研究提出了选择性剥离光刻加工方法，成功实现了独立的亚 5 nm间隙单元阵列制备。实验进一步展示了该方法在多样化间隙图案加工方面的灵活性，并基于该方法制作了一种近红外吸收功能的纳米间隙超表面，充分展现了该技术在微纳光子器件制备中的强大潜力。