徐宗伟
- 教师拼音名称：Xu Zongwei
- 职务：精仪系系主任
- 性别：男
- 职称：教授
- 所属院系：精密仪器与光电子工程学院
2024年
研究生：
祝贺陶志祥、赵伟、花如帅、张宇恒四位同学顺利通过硕士答辩毕业！祝前程似锦！2024.03
2023年
研究生：
欢迎赵聿鲲、段一飞、姚承岐、陈天天、王符（合作指导）同学们加入课题组，2023.09
祝贺陶志祥同学获得2023年研究生国家奖学金，2023.11
进展：
04-29 祝贺与李艳宁教授和奥地利孙立东教授合作的二维材料制备与表征“Growth of singly orientated MoSe2 monolayer on Al2O3(1120)”成果发表在Applied Surface Science上，Applied Surface Science 628 (2023) 157352，课题组承担了MoSe2偏振拉曼光谱表征，免费下载地址（6月17日前）:
https://authors.elsevier.com/c/1g~xGcXa-4XW5。
04-02 祝贺Zongwei Xu获得2022 International Journal of Extreme Manufacturing (IJEM) Best Reviewer Award。
03-14 祝贺董兵在Optics & Laser Technology期刊上发表矢量飞秒激光加工4H-SiC微纳结构的研究成果：High-quality micro/nano structures of 4H-SiC patterning by vector Femtosecond laser, Volume 163, August 2023, 109338 。https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2023.109338 免费下载地址（5月2日前）：https://authors.elsevier.com/c/1gkrw6wNUutJ7
03-13 报道1：异质外延AlN声子非谐性和衬底诱导应变效应的拉曼散射研究
https://mp.weixin.qq.com/s/E1q5CAzlVwFwWw3nAOWqEQ
亮点
采用MOCVD法在蓝宝石衬底上制备了高质量的AlN外延薄膜作为主要研究对象，并利用PVT法制备了高质量块体AlN作为对比研究对象。
基于宽温度依赖性拉曼散射光谱(4 K−870 K)，结合第一性原理计算和一个涉及热膨胀、声子非谐效应和衬底效应的物理模型，系统地研究了高质量AlN异质外延层对由温度和应变驱动的两种主要光学声子模E2(high)和A1(LO)的响应及其物理起源。
低温拉曼散射观测到AlN晶体在100 K之下存在弱的异常声子行为。
提出一种可用于拟合和预测温度诱导包括III族氮化物晶体在内多种晶体的拉曼模非线性频移公式。
提出一种“多衬底”诱导应变调控策略，并基于AlN声子畸变势理论，推导出E2(high)声子模的双轴应力系数和纯温度系数分别为−6.63±0.27 cm-1/GPa和−0.0217 cm-1/K。
研究背景
纤锌矿AlN是一种超宽带隙半导体，具有独特的物理特性，对许多战略和前瞻性的应用都具有吸引力。特别是，AlN的高热和化学稳定性、高热导率、超高声速和直接带隙使其在深紫外光电子器件和高功率电子领域大放异彩。大面积和高质量AlN外延层和块体AlN晶体的最新进展为其未来的应用开辟了新的可能性。AlN异质外延层是最常用的器件配置。然而，高度集成的器件容易受到声子行为和传热的影响，衬底诱导应变对AlN声子行为的强烈影响尚未得到充分研究。因此，研究AlN外延层-衬底的相互作用具有重要意义。
声子被称为准粒子，具有由声子非谐性引起的复杂自能（Σ(ω) = Δ(ω) + iΓ(ω)，实部和虚部分别表示频移和线宽展宽），它量化了晶格振动，在热输运中发挥重要作用。声子的非谐性反映了与导热特性有关的本征声子散射。由于自热和热传输是器件在不同温度下运行的基本过程，深入了解AlN中准粒子相互作用的温度依赖性，特别是声子-声子和电子-声子相互作用，对于设计器件和实现器件的最佳性能至关重要。
拉曼光谱是一种可揭示晶体材料结晶质量、内应变、声子动力学和热性能的无损而强大的表征方法。特别是，温度依赖性拉曼散射光谱非常适合于探测布里渊区中心附近光学声子的非谐性和固有声子衰减机制。利用新型二维范德瓦尔斯层状材料和典型纤锌矿外延层的温度依赖性，拉曼光谱已经成功地研究了非谐效应。然而，迄今为止，对于高质量的单晶AlN外延层的温度依赖性声子行为的系统研究鲜见报道。国内外相关对AlN晶体的温度依赖性声子行为的研究，仍然没有提供对非谐声子散射的详尽解析，亟需进一步深入开展AlN晶体、AlN异质外延层的声子行为的温度依赖性研究。
本文系统地研究了4 K−870 K温度范围内，AlN外延层拉曼散射光谱中光学声子模的温度依赖性、非谐声子散射和应变效应，测定了E2(high)和A1(LO)模的频率、线宽和寿命的温度依赖性关系。第一性原理计算了AlN声子色散关系和声子态密度（PDOS），考虑了声子能量和动量守恒，并采用描述光学声子频移和线宽展宽的经典物理模型深入理解AlN外延层中的声子散射机制。重要的是，该项工作还详细讨论了衬底诱导效应对声子频率的扰动，并详述了基于衬底诱导应变扰动的潜在应用。研究结果提供了对AlN外延层的非谐效应和衬底效应的深入理解，将有助于促进二维材料特别是受衬底效应影响的新兴二维材料（包括二维AlN，石墨烯等）相关研究。
该工作以"Raman investigation of lattice anharmonicity and substrate-induced effects in AlN heteroepilayers"为题，发表在顶级期刊Ceramics International上 (https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.01.007)，得到国家自然基金项目、精密测试技术及仪器国家重点实验室探索性课题资助，并得到中国电子科技集团公司第四十六研究所郝建民研究员、程红娟研究员团队对单晶块体AlN样品制备的大力支持。
01-21 辞旧迎新，祝贺张琨、宋莹、赵伟、陶志祥四位同学在2022年底、2023年之初，相继发表高水平论文和成果。
01-19 祝贺新设备项目进展顺利，期待2023年顺利实施，为科研助力！
01-15 感谢董兵同学的辛苦付出，飞秒激光加工平台已完成升级改造。
2022年
专著：
围绕碳化硅半导体材料与器件的电学、光学和先进制造基础研究工作进展，2022年发表了专著《碳化硅原子尺度制造》：
徐宗伟，赵骏磊，王虹. 碳化硅原子尺度制造，北京工业大学出版社，ISBN 978-7-5639-8321-6，42.5万字，2022年6月
研究生：
欢迎董兵、Tooba（留学生）两位博士生加入课题组继续深造，2022.09
欢迎孙庆庆、王涧石、燕勐智三位研究生加入课题组继续深造，2022.09
祝贺吴金桐、范业鑫两位同学获得天津大学2022年度优秀硕士学位论文荣誉称号，2022.09
祝贺张琨同学获得2022年研究生国家奖学金，2022.11
仪器信息网3i讲堂视频回放
https://www.instrument.com.cn/webinar/expert_10452.html
2022-12-26 聚焦离子束及飞秒激光微纳加工
https://www.instrument.com.cn/webinar/video_118438.html
2022-09-06 氧化镓的拉曼、荧光特性及其飞秒激光加工
https://www.instrument.com.cn/webinar/video_117636.html
2021-09-07 共聚焦拉曼和PL在第三代半导体材料中的应用
https://www.instrument.com.cn/webinar/video_115613.html
2021-08-31 宽禁带半导体原子尺度缺陷的加工、模拟与光谱表征
https://www.instrument.com.cn/webinar/video_115534.html
2021年
研究生：
欢迎任飞、Salah（留学生）两位博士生加入课题组继续深造，2021.09
欢迎杨龙（工程博士）博士生加入课题组继续深造（协助指导），2021.09
欢迎陶志祥、花如帅、赵伟、陶志祥四位研究生加入课题组继续深造，2021.09
祝贺宋莹同学获得第十二届全国FIB技术及学术交流研讨会最佳新人报告奖，2021.11
祝贺王秀红同学获得天津大学2021年度优秀硕士学位论文荣誉称号，2021.09
祝贺吴金桐同学获得第四届“天津大学工程硕士实习实践优秀成果获得者”，2021.11
祝贺范业鑫、吴金桐两位同学获得2021年研究生国家奖学金，2021.11
祝贺吴金桐同学获得2021年度天津大学三好学生荣誉称号，2021.11
国际合作与交流：
祝贺德国Fraunhofer研究所Mathias Rommel博士成功续聘为天津大学客座研究员（2021-2023）。
报道1：Al离子注入3C-SiC的p型掺杂缺陷演化及掺杂效率的分子动力学模拟研究
https://mp.weixin.qq.com/s/yRyL1MpzLVlmos7rkAnlMw
作为第三代半导体材料，碳化硅(SiC)具有禁带宽、热导率高、击穿强度高等优点，在许多高科技领域有着广泛的应用前景，由于杂质(硼除外)在碳化硅中的扩散系数很低，离子注入是几乎所有SiC器件的关键工艺之一。对于p型掺杂，最常用的掺杂剂是铝(Al)和硼(B)。受掺杂量和杂质原子分布等限制因素的影响，低阻p型SiC的制备仍然是一个有待解决的难题，这是由于离子注入引起的缺陷严重限制了载流子寿命和掺杂效果。虽然对第三代半导体材料SiC的p型掺杂工艺的研究文献较多，但对SiC的p型掺杂原子尺度理论模型、皮秒和纳米尺度缺陷的形成机制的研究尚处于空白阶段，限制了对注入和退火过程中损伤演化机制的充分理解。
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室徐宗伟博士团队与德国弗劳恩霍夫协会、德国波鸿大学和芬兰赫尔辛基大学合作，在Journal of Materials Chemistry C上发表了“Al离子注入3C-SiC的p型掺杂缺陷演化及掺杂效率的分子动力学(MD)模拟研究”文章，并被选为期刊的封底文章。针对离子注入前后离子速度会产生约2~3个数量级变化的特点，论文通过引入与粒子速度相关的电离能损修正曲线、采用自适应时间步长等，建立了Al离子掺杂3C-SiC的注入及后续退火的分子动力学模拟模型，探讨了退火过程中的再结晶过程，以及不同掺杂剂量下掺杂效率与注入温度的关系。
报道2：《NPE》共聚焦拉曼光谱表征蓝宝石衬底GaN外延层的界面应力
https://mp.weixin.qq.com/s/9us2D5qaQeYJPifVpSif0w
氮化镓（GaN）作为第三代半导体材料具有高的击穿电场，大的禁带宽度，同时有高的热导率、高的电子漂移速率，高的电子饱和速率、强的抗辐射能力，在大功率、高温、高频、抗辐射的微电子领域，以及短波长光电子领域可以实现良好的应用。GaN晶体薄膜外延生长有同质外延生长和异质外延生长两种，目前仍以异质外延生长为主，异质衬底的晶格失配和热应力失配是GaN异质外延生长的主要难题，因此界面缺陷检测、应力分析和新型缓冲层设置等是制备新型半导体高质量衬底材料的关键。共焦显微技术与拉曼光谱仪组合的共聚焦拉曼光谱仪，大大提高了仪器的深度分辨率，同时实现无损无接触快速检测。本文通过共聚焦拉曼光谱仪从深度上表征了蓝宝石衬底的n型、未掺杂和p型GaN样品，并通过后期对拉曼光谱的处理和分析及计算得出了样品的界面应力。
本文亮点：
1. 不同的衬底上异质外延生长的GaN薄膜，通常在界面处存在一定的界面应力，论文通过表征和计算拉曼峰位频移，获得了GaN异质外延的界面应力。
2. 共聚焦拉曼光谱检测技术可以实现无接触、无损的检测样品，论文结果表明，共聚焦拉曼光谱能有效分析样品的界面应力。
3. 论文比较了不同波长激光光源、不同聚焦深度下n型、未掺杂和p型GaN样品的拉曼光谱的应力表征结果。
关键词：共聚焦拉曼光谱，氮化镓，异质外延生长，界面应力
2020年
研究生：
欢迎宋莹博士生加入课题组继续深造，2020.09
欢迎孙天泽、张增其、周湛奇三位研究生加入课题组继续深造，2020.09
祝贺吴金桐同学获得第十一届全国FIB技术及学术交流研讨会最佳墙报奖，2020.09
祝贺刘磊同学获得天津大学2020年度优秀硕士学位论文荣誉称号，2020.09
国际合作与交流：
获批 中德科学基金研究交流中心资助中德合作交流项目（Mobility Programme, M-0396）,“聚焦离子束制备4H-SiC功能缺陷：加工、表征与模拟”，2021-2023，中方负责人。
Funding Results Announcement for the Sino-German Center Call for the Mobility Programme 2020
http://sinogermanscience.dfg.nsfc.cn/cn/cn_aktuelles/cn_2020/202011/t20201106_489966.html
报道1：飞秒激光加工4H-SiC中硅空位色心的共聚焦光致发光表征
https://mp.weixin.qq.com/s/9BM98SXTsEBMT0FoAlefwA
碳化硅材料具有宽带隙，高热导率，高载流子迁移率，高击穿电压和高化学稳定性等优良性质，是大功率、高温电子器件的重要材料之一。碳化硅中的点缺陷具有近通信波段的荧光辐射、长的自旋相干时间以及易于集成等优点，可以作为量子自旋系统的潜在宿主，引起了广泛关注。为了推进碳化硅中点缺陷的量子技术应用，有必要将其嵌入到光学和电子器件中的精确位置，并保证较高的定位精度。超快激光加工是在光学材料中制备色心的有效方法，本文采用了共聚焦荧光光谱这种无损、3D、快速的方法，表征了飞秒激光加工后的4H-SiC样品，通过二维成像和深度分析详细地研究了4H-SiC中硅空位缺陷的三维分布规律。
本文亮点：
1. 运用共聚焦荧光光谱的SWIFT超快面扫描方法，并将光学显微与荧光成像结果相叠加，表征了飞秒激光加工区域的硅空位（Vsi）分布规律。
2. 研究了1030nm波长飞秒激光不同加工参数，对碳化硅中Vsi缺陷分布的影响规律，分析了低加工剂量下加工表面隆起的形成机制。
3. 通过深度逐层解析，研究了飞秒激光加工碳化硅制备Vsi色心的三维分布规律，建立了飞秒激光加工碳化硅中Vsi色心的形成模型。
关键词：碳化硅，硅空位，飞秒激光直写，共聚焦荧光光谱
报道2：如何利用共聚焦拉曼逐层分析4H-SiC，天津大学给你新思路
【前沿用户报道】
供稿：徐宗伟，宋莹，刘涛，王虹 编辑：唐晓辉
https://mp.weixin.qq.com/s/Ut8VKl89-9_5J_FwPywiaw
离子注入结合热退火处理是制备碳化硅半导体器件的关键加工方法，通过对EPI层进行改性可以实现性能的提升，而在这一加工过程中，不同参数的设置是关键，如离子注入剂量、外延生长时间、退火温度和时间等等。那么，如何获取设置参数呢？就要对离子改性碳化硅不同深度结构及其电学性质，进行快速、无损表征。天津大学微纳制造实验室徐宗伟课题组，与德国弗劳恩霍夫协会、天津工业大学分析测试中心和南开大学物理系等合作，基于HORIBA XploRA 共聚焦拉曼光谱仪等平台，对离子注入改性的4H-SiC在深度方向进行了逐层分析研究。
最终发现在光谱仪共聚焦模式下，利用三维位移平台和Labspec 软件的Z-scan功能，能够实现对4H-SiC碳化硅材料进行深度方向的逐层无损扫描和信号解析，实现快速、无损的光谱表征。
2019年
研究生：
欢迎张琨博士生加入课题组继续深造，2019.09
欢迎董兵、吴金桐、范业鑫、刘嘉宇四位研究生加入课题组继续深造，2019.09
国际合作与交流：
祝贺德国Fraunhofer研究所Mathias Rommel博士获批天津大学客座研究员（2019-2021）荣誉称号。
相关新闻报道链接：http://jyxy.tju.edu.cn/cn/new/20191125/1863.shtml
祝贺获批中德合作交流双边研讨会项目，“Defect Engineering in SiC Device Manufacturing - Atomistic Simulations, Characterization and Processing”，国家自然科学基金委中德科学基金研究交流中心资助(GZ 1615)，2019年，中方负责人。
相关新闻报道链接：http://jyxy.tju.edu.cn/cn/new/20191208/1864.shtml
国际合作项目(合作单位：德国Fraunhofer Institute for Integrated Systems and Device Technology IISB)，“碳化硅半导体器件的制造基础研发”，2017年至今，已短期交流四名本科毕设同学，一名研究生，中方负责人。