本发明公开了一种隧道结单元及磁随机存储器，包括依次连接 的第一电极、第一自由层、非磁性绝缘层、钉扎层和第二电极，还包 括连接在第一电极与第一自由层之间的第二自由层，第二自由层的横 截面积小于自由层的横截面积；第二自由层和第一自由层一起形成了 复合自由层结构；第二自由层用于聚集电流，使得第二自由层处的电 流密度大于第一自由层处的电流密度，从而使得第二自由层的磁矩先 于第一自由层发生翻转；由于第二自由层和第一自由层之间的

红外光电探测器在国防军事方面有重要的应用前景，比如红外制导、红外追踪、夜视仪等等。目前国外使用的主流红外光电探测器是基于碲镉汞的制冷型探测器和氧化钒/非晶硅的非制冷型探测器。对于碲镉汞探测器来说，一方面在高质量的材料生长上存在很大的挑战；另一方面它需要辅助制冷装置来提供 77 K 的低温环境，极大地限制了其便携性和广泛使用性。而基于氧化钒/非晶硅的非制冷型探测器由于其热辐射引发电阻变化的机制极大地限制了探测率（小于 10

宽禁带半导体碳化硅(SiC)材料是第三代半导体的典型代表之一，具有宽带隙、高饱和电子漂移速度、高临界击穿电场、高热导率等突出优点，能满足下一代电力电子装备对功率器件更大功率、更小体积和更恶劣条件下工作的要求，正逐步应用于混合动力车辆、电动汽车、太阳能发电、列车牵引设备、高压直流输电设备以及舰艇、飞机等军事设备的功率电子系统领域。与传统硅功率器件相比，目前已实用化的SiC功率模块可降低功耗50%以上，从而减少甚至取消冷却系统，大幅度降低系统体积和重量，因此SiC功率器件也被誉为带动“新能源革命”的“绿色能源”器件。 本团队在SiC功率器件击穿机理、SiC功率器件结终端技术、SiC新型器件结构、器件理论研究和器件研制等方面具有丰富经验，能够提供完整的大功率SiC电力电子器件的设计与研制方案。目前基于国内工艺平台制作出1600V/2A-2500V/1A的SiC DMOS晶体管（图1，有源区面积0.9mm2）；4000V/30A的SiC PiN二极管（图2）；击穿电压>5000V的SiC JBS二极管（图3）。 a b c 图1 1.6-2.5kV SiC DMOS器件：(a)晶圆照片(b)正向IV测试曲线(c)反向击穿电压测试曲线 a b c 图2 4kV/30A SiC PiN器件：(a)晶圆照片(b)正向导通测试曲线(c)反向击穿电压测试曲线 a b c 图3 5kV SiC JBS器件：(a)显微照片(b)正向导通测试曲线(c)反向击穿电压测试曲线

本团队在SiC功率器件击穿机理、SiC功率器件结终端技术、SiC新型器件结构、器件理论研究和器件研制等方面具有丰富经验，能够提供完整的大功率SiC电力电子器件的设计与研制方案。

项目概况 针对小型化、集成化、高频率和高运算速度的电子器件，应用磁流体的热磁对流效应，把磁流体作为新一代高效传热冷却技术用于高密度高功率电子器件设备中。 主要特点 1. 选择合适的外加磁场和屏蔽技术。 2．温度区内磁场梯度条件和粒子浓度的准确控制 3．磁流体微型热管散热过程的磁场的准确定位。 技术指标     建立适合电子器件密集环境下适用磁流体散热技术及相应的磁场条件和屏蔽技术，提高了磁流体在磁场、热场和重力场协同作用下的流动传热效果。促进节能环保技术的发展，达到节能减排的绿色材料应用。市场前景 目前该项目已通过现场的工业化证明，散热效果好，能达到电子器件冷却要求，满足工业生产的需求，在生产过程中无污染，无三废排放。该项目可应用于高密度、高功率电子器件密集环境下的散热设备中，具有较好的经济效益和社会效益。

随着电子技术的不断发展，电子器件和芯片性能的提高带来电路及其芯片的散热问题日益突出。研究表明：电子器件工作温度在70～80℃水平时，每增加1℃，其可靠性就降低5%。同时由于芯片的不断集成化和微型化，导致散热量的迅速增加，传统的冷却技术已经不能满足散热要求。本技术开发了一种制冷剂闪蒸喷雾高效冷却循环系统，利用闪蒸雾化和相变传热技术，实现了低温高效换热，传热系数高达26533W/(m2·K)，表面温度在低于60摄氏度热流密度即可超过100W/cm2（而常规水冷条件下元器件表面温度超过150摄氏度）。

本项目研究了超材料的电磁特性、基于超材料的反向切伦科夫辐射、基于纳米材料冷阴极的场发射特性以及它们在高效率、高功率和高频率的真空电子器件中的应用。相关SCI论文共计153篇，SCIE数据库中的他引次数为1058次，代表性论文被《自然-纳米技术》、《物理评论快报》、《先进材料》等国际顶级期刊上发表的SCI论文他引157次。这些学术成果解决了真空电子器件所面临的核心科学问题，在国际真空电子学领域产生了重大的影响。

课题组基于NiO生长工艺和异质PN的前期研究基础（Weibing Hao, et.al., Applied Physics Letters, 118, 043501, 2021），设计了结终端扩展结构（Junction Termination Extension, JTE），并优化退火工艺，成功制备出耐高压且耐高温的氧化镓异质结二极管。

目前，我研究室在高强度气体放电灯（HID lamp）高性能电子镇流器的研发方面已经实现系列化， 70W、100W、150W、175W、250W、400W、1000W金属卤化物灯电子镇流器和35W、50W、70W、100W、110W、150W、250W、400W、600W、1000W高压钠灯电子镇流器均已达到产业化要求。多数产品分别具有110V输入电压和220V输入可选，少数产品还具有400VAC输入可选。 高压钠灯具有透雾性能好、光效高等优点，我研究室开发的电子镇流器在体积重量、功率因数、适应电网大

本项目提出并发展了通用的硅基二维半导体材料范德华外延技术, 实现了多种层状和非层状半导体材料的二维薄膜可控生长，解决了传统外延方法中存在的晶格失配、热失配等多物理失配技术难题，开辟了非层状材料在二维电子器件领域的研究新方向。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 基于新材料、新架构的硅基高密度集成信息功能器件的自主发展是国家重大战略需求。本项目围绕新型低维半导体材料的大规模可控制备、物性调控及其电子、光电器件展开系统研究，主要技术创新点有： 一、二维半导体材料及其异质结构的大规模可控制备。本项目提出并发展了通用的硅基二维半导体材料范德华外延技术, 实现了多种层状和非层状半导体材料的二维薄膜可控生长，解决了传统外延方法中存在的晶格失配、热失配等多物理失配技术难题，开辟了非层状材料在二维电子器件领域的研究新方向。在晶圆级二维半导体材料的基础上构建出大规模的二维异质结构，得到了具有高可靠性和稳定性的集成器件。相关成果发表在Science Advances、Advanced Materials等国际知名刊物上，共计40余篇，授权专利16项；与中国电子科技集团公司第十三研究所等合作，成功实现了非层状GaN在大失配硅基衬底上的高质量外延，为第三代半导体的硅基集成提供了新的技术路线。 二、基于低维半导体材料的高灵敏光电器件。本项目通过发展高质量硫族半导体的外延生长新工艺，系统研究了MoTe2、PbS、CdTe等30余种二维半导体材料的光电性质，极大地拓展了传统的半导体光电材料体系；首次提出一种桥接的异质结构筑方式，大大降低了范德华间隙引入的光生载流子注入势垒，获得了高性能二维异质结光电器件；发展了纳米线场效应晶体管器件表面修饰方法，调节晶体管特性为强增强型，利用这种设计，实现了“锁钥”式高选择性、高灵敏度气体检测器件。本项目实现了从深紫外区到中远红外区的宽波段高灵敏度检测，相关成果发表在Science Advances、ACS Nano等国际知名刊物上，共计30余篇，授权专利6项。 三、后摩尔时代新型低维电子信息器件。本项目基于低维半导体材料及其异质结构的物性调控，首次提出了二维半导体材料中的“增强陷阱效应”物理模型，实现了高性能的亚带隙红外探测器和非易失性光电存储器；利用双极性沟道中横向载流子分布的特定电场依赖性，在二维黑磷晶体管中实现了室温负微分电阻特性；通过构筑亚5 nm沟道二维铁电负电容晶体管，使得亚阈值摆幅突破玻尔兹曼物理极限，有效降低了器件能耗；创新性的提出多层二维范德华非对称异质结构，实现了器件高性能与多功能的集成，器件性能为当时最高指标；发展了新型存算一体架构电子器件技术，首次演示了兼具信息存储和处理能力的二维单极性忆阻器，有望突破当前算力瓶颈，提供集成电路发展的新途径。相关成果发表在Nature Electronics、Nature Communications等国际知名刊物上，共计60余篇，授权专利7项。