EE電子工程專題項目回顧: 基於石墨烯、量子點等低維納米半導體材料的AI芯片設計

在本期項目回顧

我們(men) 將帶你“雲(yun) 體(ti) 驗”為(wei) 期七周的線上科研項目，跟隨大牛教授學習(xi) ，在博士導師的輔導下，完成科研課題並撰寫(xie) 科研論文的全過程。

本期雙課題：

#01 項目介紹

項目介紹：

本項目將從(cong) 半導體(ti) 中的固體(ti) 物理基礎開始，主要包括半導體(ti) 的電子帶結構和光相互作用/光學性質的原理，並特別關(guan) 注低維半導體(ti) ，如碳納米管、III-V量子阱、2D半導體(ti) 、石墨烯以及量子點。隨後課程將介紹納米級器件，即p-n結，場效應晶體(ti) 管以及傳(chuan) 感器，這部分課程的重點將是理解納米尺度的靜電學以及材料和器件中的傳(chuan) 輸理論，涵蓋納米級晶體(ti) 管和量子受限材料中的彈道傳(chuan) 輸理論。還將討論存儲(chu) 設備的基本概念，如果時間允許，也會(hui) 討論光的物理學和運動傳(chuan) 感器。

在介紹設備之後，課程將進一步介紹納米製造技術，包括光刻技術和半導體(ti) 製造的進展，有助於(yu) 製造用於(yu) 現代計算機和服務器的最新高性能芯片。在納米製造和製造之後，導師將更多地介紹納米電子硬件的當前趨勢，用於(yu) 人工智能和機器學習(xi) 應用程序的大數據處理，包括低功耗/資源的邊緣計算。將詳細討論存儲(chu) 設備、低功耗邏輯設備以及它們(men) 如何在模式識別等機器學習(xi) 應用中協同工作。

項目旨在於(yu) 目為(wei) 學生提供與(yu) 計算過程和製造相關(guan) 的基本物理框架，以及高性能節能大數據計算的硬件需求。討論的具體(ti) 器件包括晶體(ti) 管、存儲(chu) 器件和傳(chuan) 感器(包括光電探測器和MEMS)。

項目大綱：

·納米級半導體(ti) 及其特性 Nanoscale semiconductors and their properties

·納米級電子器件和傳(chuan) 輸、光與(yu) 物質相互作用 Nanoscale electronics devices and transport + Light-Matter interactions

·pn結型二極管p-n與(yu) 光電器件 junction diode, Optoelectronic devices

·晶體(ti) 管、存儲(chu) 設備與(yu) 傳(chuan) 感器Transistors, memory devices and sensors

·納米電子硬件的當前趨勢以及在人工智能和大·數據中的應用 Current trends in nanoelectronics hardware and application to AI and big-data applications

·學術研討1：教授與(yu) 各組學生探討並評估個(ge) 性化研究課題可行性，幫助學生明晰後續科研思路，內(nei) 容詳見大綱 Research Workshop I

·學術研討2：學生將在本周課前完成初步文獻回顧，教授將根據各組進度進行個(ge) 性化指導，確保學生優(you) 質的終期課題產(chan) 出，內(nei) 容詳見大綱 ·Research Workshop II

·項目成果展示 Final Presentation

·論文指導 Project Deliverables Tutoring

項目介紹：

本項目從(cong) 固體(ti) 物理學的基礎原理入手，帶領學生探究光-電作用原理，並詳細介紹半導體(ti) 器件基本構件——光電轉化PN結二極管，光電子器件的操作原理,PN結二極管的工作模式及其作為(wei) 不同光電器件的功能, 運行效率，性能限製。並以LED、激光器、光電探測器和太陽能電池等常用光電器件為(wei) 具體(ti) 實例，研究其工作原理及在人們(men) 日常生活中的應用。學生通過本項目的學習(xi) ，可以進一步對固體(ti) 物理學和半導體(ti) 光電器件設計原理及工作原理有更為(wei) 深刻的認識，在項目結束時提交項目報告，進行成果展示。

個(ge) 性化研究課題參考：

·柔性光電探測器的設計原理

·太陽能光電–熱一體(ti) 化與(yu) 熱泵耦合係統性能研究

·納米結構二氧化鈦光電性能探究

項目大綱：

·納米級半導體(ti) 及其特性 Nanoscale semiconductors and their properties

·納米級電子器件和傳(chuan) 輸、光與(yu) 物質相互作用 Nanoscale electronics devices and transport + Light-Matter interactions

·pn結型二極管與(yu) 光電器件 junction diode, Optoelectronic devices

·納米電子硬件的當前趨勢以及在人工智能和大數據應用中的應用 Current trends in nanoelectronics hardware and application to AI and big-data applications

·學術研討1：教授與(yu) 各組學生探討並評估個(ge) 性化研究課題可行性，幫助學生明晰後續科研思路，內(nei) 容詳見大綱 Research Workshop I

·學術研討2：學生將在本周課前完成初步文獻回顧，教授將根據各組進度進行個(ge) 性化指導，確保學生優(you) 質的終期課題產(chan) 出，內(nei) 容詳見大綱 ·Research Workshop II

·項目成果展示 Final Presentation

·論文指導 Project Deliverables Tutoring

#02 導師介紹

導師：Deep

賓夕法尼亞(ya) 大學 (UPenn)教授

Deep 教授是賓夕法尼亞(ya) 大學材料科學與(yu) 工程學院的教授。他為(wei) 二維 (2D) 半導體(ti) 的電荷傳(chuan) 輸和電子應用研究做出了貢獻，並在西北大學開創了柵極可調、混合維、範德瓦爾斯異質結構的研究。2015 年 8 月，Deep 作為(wei) 雷斯尼克獎博士後研究員加入加州理工學院，其目標是研究增強高效、超薄光電設備二維係統中光-物質相互作用的策略。Deep 的研究位於(yu) 固態光電和新興(xing) 低維材料的交叉點，結合了組裝、生長和集成納米結構材料的新技術，包括分子材料和最先進的納米製造方法，以創造新型電子和光子器件。

#03 項目進行中

導師、副導師與(yu) 助教的教學以及班主任的全程陪伴，充分保證學員的項目學習(xi) 過程以及體(ti) 驗，提高項目學習(xi) 的效果。

課堂截圖

#04 項目成果展示

在科研小組成員的共同努力以及導師和班主任團隊的指導幫助下，學員將自主完成完整的項目，並最終向導師進行匯報。

小組作業(ye) 展示

同時，在學術寫(xie) 作課程結束後，寫(xie) 作老師將安排論文定題課。配合論文輔導團隊的指導，學生將會(hui) 把小組的科研成果進一步精細打磨，形成高質量的科研成果產(chan) 出。

#05 學員反饋

“班主任/論文老師溝通

科研項目覆蓋“理工文商隨你挑”