01
摩尔定律的终结与新材料革命
传统硅基材料的物理极限，后摩尔时代对半导体材料的新要求，新材料研发的总体战略与路线图。
战略路线图
02
高K介质材料
传统SiO₂栅介质的漏电问题，HfO₂、ZrO₂等高K材料的物理特性与工艺集成，界面层工程与阈值电压调控。
HfO₂界面工程
03
金属栅极与功函数工程
多晶硅栅极的耗尽效应，TiN、TaN、Al等金属栅极材料的选择，功函数调节与双金属栅极技术。
TiN双金属栅极
04
应变硅技术
载流子迁移率增强原理，全局应变与局部应变技术，SiGe源漏与应力衬垫工艺。
迁移率SiGe
05
SOI（绝缘体上硅）材料
SOI衬底的制备方法（SIMOX、Smart-Cut），部分耗尽与全耗尽SOI器件，超薄BOX与UTBB技术。
Smart-CutUTBB
06
FinFET与GAA环绕栅极材料
FinFET结构对材料的要求，Si纳米片与SiGe纳米线，GAA器件的沟道材料选择。
纳米片GAA
07
III-V族化合物半导体
GaAs、InP、GaN等材料的特性，高电子迁移率晶体管（HEMT），III-V族与硅的异质集成。
GaNHEMT
08
宽禁带半导体（SiC与GaN）
SiC衬底与外延技术，GaN-on-Si与GaN-on-SiC，功率器件应用与可靠性挑战。
SiC功率器件
09
超宽禁带半导体（Ga₂O₃、金刚石、AlN）
Ga₂O₃的衬底与外延，金刚石器件的散热优势，AlN的深紫外探测应用。
Ga₂O₃深紫外
10
二维材料（石墨烯、TMDs、BP）
石墨烯的零带隙问题，MoS₂、WS₂等过渡金属硫族化合物，黑磷的层数依赖带隙。
石墨烯MoS₂
11
拓扑绝缘体与量子材料
拓扑绝缘体的表面态，Bi₂Se₃、Bi₂Te₃等材料体系，量子反常霍尔效应与马约拉纳费米子。
拓扑量子
12
相变存储材料
Ge₂Sb₂Te₅（GST）的晶态与非晶态转变，相变存储器的速度与功耗优化，新型相变材料探索。
GSTPCRAM
13
阻变存储材料
HfOx、TaOx等氧化物阻变机理，导电细丝模型与界面型阻变，RRAM的可靠性问题。
RRAMHfOx
14
铁电存储材料
HfO₂基铁电体的发现，铁电隧道结（FTJ），FeFET与FeRAM的集成挑战。
FeFETFTJ
15
磁存储材料
磁性隧道结（MTJ）中的MgO势垒，自旋转移力矩（STT）与自旋轨道力矩（SOT），MRAM的写入速度与耐久性。
MRAMSTT
16
超导电子学材料
Nb基与高温超导材料，超导量子干涉器件（SQUID），超导数字逻辑电路。
超导SQUID
17
热电材料
Bi₂Te₃、PbTe、SnSe等热电材料，热电优值（ZT）的提升策略，纳米化与能带工程。
ZTBi₂Te₃
18
光电探测材料
Si、InGaAs、HgCdTe等传统材料，量子点与钙钛矿光电探测器，单光子探测与雪崩光电二极管。
InGaAs单光子
19
发光材料与Micro-LED
GaN基蓝光与绿光LED，Micro-LED的巨量转移技术，钙钛矿量子点发光材料。
Micro-LED量子点
20
钙钛矿太阳能电池材料
钙钛矿晶体结构，FAPbI₃与CsPbI₃等组分工程，稳定性问题与封装技术。
钙钛矿稳定性
21
有机半导体材料
并五苯、P3HT等有机小分子与聚合物，有机薄膜晶体管（OTFT），有机发光二极管（OLED）。
OLEDOTFT
22
柔性电子材料
聚酰亚胺（PI）与PET衬底，可拉伸导体与半导体，柔性传感器与电子皮肤。
柔性电子皮肤
23
低维材料异质结
范德华异质结的构建，转角电子学与魔角石墨烯，异质结中的莫尔超晶格。
魔角莫尔
24
材料表征技术（上）
X射线衍射（XRD）与拉曼光谱，扫描电子显微镜（SEM）与透射电子显微镜（TEM），原子力显微镜（AFM）与扫描隧道显微镜（STM）。
XRDTEM
25
材料表征技术（下）
X射线光电子能谱（XPS）与俄歇电子能谱（AES），二次离子质谱（SIMS）与卢瑟福背散射（RBS），光致发光（PL）与阴极发光（CL）。
XPSSIMS
26
第一性原理计算在材料设计中的应用
密度泛函理论（DFT）基础，VASP与Quantum ESPRESSO等软件，高通量计算与材料基因组。
DFT高通量
27
机器学习辅助材料发现
材料数据库（Materials Project、ICSD），机器学习模型（随机森林、图神经网络），主动学习与逆向设计。
AI图神经网络
28
原子层沉积（ALD）技术
ALD原理与自限制反应，前驱体设计，高深宽比结构的保形覆盖。
ALD保形
29
外延生长技术
分子束外延（MBE）与金属有机物化学气相沉积（MOCVD），晶格匹配与应变调控，选区外延与横向外延。
MBEMOCVD
30
先进半导体材料的产业化挑战与未来展望
成本与良率问题，供应链安全，量子计算、神经形态计算等新兴应用对材料的需求。
产业化量子计算