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发布人： | 发布时间：2026-05-13
近期，深圳技术大学集成电路与光电芯片学院（ICOC）在多个前沿研究方向取得了一系列重要进展，展现了学院的创新活力与科研实力。从量子点发光增强到自旋波激发、从神经形态计算到太赫兹探测、从二维材料生长到光电集成器件，各研究团队围绕国家战略需求与产业关键问题展开攻关，在《The Innovation》《Advanced Functional Materials》《Nano Energy》《ACS Nano》等国际高水平期刊上发表多项标志性成果。
李蕾助理教授课题组
研究工作1：
“变废为宝”：落叶衍生碳材料助力智慧农业绿色传感
摩擦电纳米发电机（TENG）可将人体运动、海浪、风雨等随机机械能转化为电能，但传统接触-分离模式不可避免产生磨损，限制效率与寿命。面对非接触式传感器的材料磨损与成本问题，课题组提出了一种可持续回收策略，将回收落叶进行类石墨化碳化处理，构建出兼具高拉伸性与电荷存储能力的摩擦电纳米发电机（UCL-NG），该器件展现出卓越的性能，非接触模式下输出电压达 95.1 V，电荷保持时间长达 4000 分钟，且在 95% 高湿度及 100% 拉伸应变下仍能稳定工作。基于此技术，团队构建了一套智能农业产品分类系统，通过卷积神经网络（CNN）实现了对鸡、鸭、鹅、鹌鹑蛋的高精度（92%）无接触识别。该工作推动了废弃资源的可持续回收利用，促进了可再生能源收集技术，为智慧农业提供了高效、环保的传感平台。
相关成果以“High-performance green untethered non-contact triboelectric nanogenerator based on recycled leaf-derived graphite-like carbons for efficiently natural energy harvesting and self-powered intelligent classification”为题，发表于Nano Energy，深圳技术大学集成电路与光电芯片学院为第一完成单位，李蕾助理教授为第一作者和通讯作者，中兴大学赖盈至教授、北京大学张冠张教授为共同通讯作者。
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此外，在智能感知应用拓展方面，李蕾助理教授指导本科生开发了自供电无线智能鞋垫系统（TENG 阵列+低功耗无线电子），实现实时步态监测，并以约 80%准确率识别异常步态。相关成果以 oral 形式发表于 2025 The 10th International Conference on Integrated Circuits and Microsystems（ICICM 2025），深圳技术大学为唯一单位，深圳技术大学本科生王宇晗、姚越为第一、第二作者，李蕾助理教授为唯一通讯作者。
研究工作2：
超低电压生物相容性神经形态电子突破，驱动电压跨入微伏时代
针对当前神经形态器件生物相容性差、功耗高的挑战，李蕾助理教授课题组联合北京大学深圳研究生院、亚果生医股份有限公司，围绕“绿色低温超临界（SCCO2）工艺优化天然生物材料，开发超低功耗类脑器件”开展了系统研究，形成了从生物材料优化、超低电压生物组织基类脑器件和超低功耗神经形态计算平台验证的一系列突破性成果。
（1）针对神经形态器件普遍存在的生物相容性不足与功耗偏高问题，团队采用绿色低温 SCCO2 萃取从猪真皮中获得高纯度脱细胞真皮基质（ADM），在保留天然胶原三维支架结构的同时去除免疫原性杂质。基于 ADM 构建的器件可实现类似生物离子通道的双相电流调制，在1 mV下稳定工作，理论激活电压低至59 μV，单次事件功耗仅7 aJ；进一步利用器件“遗忘”动力学开发可视化计算算法，实现复杂方程的高能效求解。相关成果以“Biocompatible Acellular-Dermal-Matrix-based Neuromorphic Device with Ultralow Voltage, Ion Channel Emulation and Synaptic Forgetting Visualization Computation”为题发表，并入选 ACS Nano 封面论文，深圳技术大学李蕾助理教授为论文第一作者。
论文链接：
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c10383
（2）在绿色生物电子材料优化方面，针对天然芦苇膜蜡质与离子杂质导致的器件适配性差问题，团队开发超临界叠加纯化技术策略（SCSP-WA）优化天然芦苇膜，通过 SCCO2配合双极性共溶剂实现深度净化与微结构重构，使膜体呈互连多孔、层层展开的“千层”结构。打造“蝉翼”级生物电子基底。净化后芦苇膜实现“轻量化+强化”并存，断裂伸长率提升 4 倍、力学强度显著提升、漏电流降低约 70 倍，且生物相容性优异。成果以“Eco-Friendly Composite Supercritical Purification Enables Simultaneous Lightweighting and Strengthening of Reed Membranes for Bioelectronics”为题，发表于 Science China Materials。深圳技术大学李蕾助理教授为共同通讯作者。
论文链接：
https://doi.org/10.1007/s40843-025-3678-1
团队还开发了一种绿色、低温、可持续的超临界增强交联（SECL）策略，用于显著提升胶原蛋白的机械与电学性能。该方法将柠檬酸交联与超临界处理相结合，既促进了交联反应、强化了胶原纤维网络，又高效去除了残留交联剂，避免了电学性能受损。实验结果显示，SECL处理后的胶原膜拉伸强度明显提高，断裂伸长率大幅增强，酶降解速率显著降低，材料稳定性显著增强。在电学性能方面，泄漏电流降低近38倍，电容在宽频范围内保持稳定，表现出优异的介电性能。成果以“Reinforcing Mechanical and Electrical Properties of Atelocollagen with Sustainable Supercritical-Enhanced Cross-Linking for Bioelectronics”为题发表于ACS Sustainable Chemistry & Engineering，深圳技术大学集成电路与光电芯片学院李蕾助理教授为共同通讯作者。
论文链接：
https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5c06326
（3）团队提出低温超临界自交联（SCS）技术，用于果胶薄膜与果胶电容器，使果胶材料结构由疏松多孔转为更致密层状，绝缘性显著增强，漏电流降低，同时优化了可见光学特性（蓝紫吸收降低、黄绿透过率提高）。在无催化剂、无交联剂条件下，果胶膜杨氏模量提升至 1.31 GPa，获得了机械性能超强果胶材料，提高了果胶材料作为生物电子功能层的抗变形能力，延长了使用寿命。相关成果以“Mechanically Ultra-Strong Pectin with Enhanced Electro-Optic Properties for Bioelectronics via Low-Temperature Supercritical Self-Cross-Linking”为题发表于ACS Sustainable Chemistry & Engineering；深圳技术大学集成电路与光电芯片学院李蕾助理教授为唯一通讯作者。
论文链接：
https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5c02531
团队进一步将超临界辅助交联（SA-CL）拓展至羧甲基淀粉钠（CMS-Na） 膜，实现分子交联增强与钠相关杂质去除，使材料由脆硬转为柔韧可拉伸，并获得可调透明特性，实现类似“隐形保护层”的效果，为可穿戴设备和隐私保护应用提供了新思路。电绝缘性能同样得到显著改善，兼顾湿热环境稳定与快速土壤可降解能力。相关成果以“Sodium Carboxymethyl Starch Films with Enhanced Cross-Linking, Electrical, and Mechanical Properties via Supercritical-Assisted Modification”为题发表于ACS Sustainable Chemistry & Engineering；深圳技术大学李蕾助理教授为共同通讯作者。
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研究工作3：
低温超临界流体赋能第三代半导体器件
深圳技术大学李蕾助理教授联合北京大学深圳研究生院研制了GaN 增强型存算一体器件，实现了稳定的多比特数据存储，并直接在存储器内完成了逻辑运算（IMP 和 False），有效破解了传统架构的“存储墙”难题。相关成果以“Integration of Non-Volatile Multi-Bit Storage and Logic Computing in GaN Enhancement-Mode Devices for In-Memory Computing”为题，发表于Advanced Functional Materials，深圳技术大学集成电路与光电芯片学院李蕾助理教授为共同通讯作者。
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https://doi.org/10.1002/adfm.202513256
在新兴宽禁带材料方面，β−Ga2O3异质结器件的性能严重受限于界面缺陷。深圳技术大学李蕾助理教授联合北京大学深圳研究生院张冠张教授、阳明交通大学洪瑞华教授（IEEE Fellow）、新加坡国立大学刘晃佰等人成功开发超临界等静压二氧化碳（SCIP-CO₂）技术破解氧化镓晶体管性能瓶颈，通过三维等静压环境诱导器件内部发生自氧化还原反应，成功修复了Ga2O3异质结场效应晶体管（HFET）的界面与体缺陷，使器件跨导提升 52.8%，场效应迁移率提高 71%。此外，团队开发基于非晶 Ga2O3光电阵列的日盲紫外感知（波长<280 nm）器件阵列，实现神经元时空积分和类脑遗忘计算功能。相关成果分别以“Performance Improvement of (AlxGa1−x)2O3/Ga2O3 Heterostructure FET via Supercritical Isostatic Pressing-Induced Self-Redox”和“Ga2O3 Optoelectronic Array with Solar-Blind Ultraviolet Perception for Neuron Spatiotemporal Integration and Forgetting-Enabled Neuromorphic Computing”为题发表于ACS Applied Materials & Interfaces。深圳技术大学李蕾助理教授为共同通讯作者。
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李蕾课题组自成立以来，深耕超临界流体技术与新型电子器件交叉领域。上述系列研究得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金青年提升项目及深圳市优秀科技创新人才培养项目、深圳市基础研究面上项目等的资助。课题组的研究不仅在分子水平上优化了天然材料的力学与电学性能，更通过技术创新推动了半导体器件向更高效、更绿色的方向迈进，为实现碳中和目标下的智能电子产业提供了全新思路。
杨鹏助理教授团队
研究工作1：
二维范德华材料神经网络计算领域综述
文章系统性介绍了人工突触与神经形态计算的基础原理，突出低维碲（Te）/ 硒（Se）基范德华材料的独特电子、光电特性及多种合成策略，随后分类阐述了基于这类材料的忆阻器、突触异质结、电子/光电突触晶体管三类核心器件的结构与性能，最后展示了它们在储层计算、传感器内压缩、宽带卷积等神经计算场景中的应用成果。同时展望了碲（Te）/ 硒（Se）基范德华纳米材料面临材料稳定性与规模化、器件集成兼容性及标准化评估体系三大核心挑战，并提出了提升材料稳定性、推进异质集成及建立统一评估框架等未来研究方向。
相关成果以“A Perspective on Tellurium/Selenium-Based Nanomaterials for Neuromorphic Computing”为题，发表于 ACS Applied Materials & Interfaces期刊，深圳技术大学集成电路与光电芯片学院为第一完成单位，深圳技术大学陈雨曦为第一作者，杨鹏助理教授和梁璋副研究员为该论文的通讯作者，香港城市大学查佳佳博士、谭超良副教授以及南方科技大学的王中锐副教授为共同通讯作者。
图1. 生物突触工作原理与人工突触器件的性能模拟。
研究工作2：
二维半导体材料的低温控制生长与晶体管应用
传统化学气相沉积方法生长高质量单层MoS2通常需要超过700°C的高温，这与半导体工业中的后端制程（要求温度低于450-600°C）以及柔性电子器件（耐热性差）的热预算要求严重不兼容。因此，开发一种能在低温下生长且不牺牲材料质量的可靠方法，是实现其实际应用的关键瓶颈。项目提出并验证了一种创新的双辅助CVD方法，成功将单层MoS2的生长温度显著降低至460°C。该方法不仅成本低廉、可扩展性强，而且与当前的硅基互补金属氧化物半导体(CMOS)后端制程兼容，为开发基于二维材料的先进逻辑芯片、存储器和三维集成器件铺平了道路。同时，该技术也适用于柔性电子器件的开发，拓展了其在可穿戴设备等领域的应用潜力。
相关成果以 “Low-Temperature Chemical Vapor Deposition Growth of Monolayer MoS2 Using a Dual-Assisted Approach” 为题，发表于 ACS Omega期刊，深圳技术大学集成电路与光电芯片学院为第一完成单位，深圳技术大学黄祥威、刘凯为共同第一作者，杨鹏助理教授和廖聪维副教授为该论文的共同通讯作者。
图2.单层MoS2的低温控制生长技术实际图及性能测试。
集成电路与光电芯片学院此次集中呈现的多项研究成果，不仅反映了学院在基础研究与应用探索方面的深厚积累，也彰显了其在推动光电融合、材料-器件协同设计、绿色电子与智能系统等方向上的积极布局。未来，学院将继续围绕“芯光融合、交叉创新”的发展主线，深化产学研合作，加强人才培养与平台建设，致力于在集成电路、光电芯片及相关前沿领域实现更多突破，为我国高水平科技自立自强与产业升级贡献智慧与力量。