主要从事微电子学领域中新器件、新工艺和新结构电路的研究
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王阳元成功主持研究硅栅N沟道技术和中国第一块1024位MOS DRAM(MOS:金属氧化物半导体,Metal Oxide Semiconductor; DRAM:动态随机存取存储器,Dynamic Random Access Memory),推动MOS集成电路技术的发展。在国际上提出了多晶硅薄膜氧化动力学新模型和应用方程以及与同事合作在国际上提出MOS绝缘层中可动离子和电荷陷阱新的测量方法。率先开发成功多晶硅发射极超高速集成电路技术,推动中国双极集成电路技术发展。创建了SOI(绝缘衬底上的硅 Silicon-On-Insulator)新器件研究室等机构,主持建设了中国第一个国家级微米/纳米加工技术重点实验室。在SOI新器件与电路和MEMS系统(MEMS:微机电系统,Micro-Electro-Mechanical System)等领域均有重大建树。王阳元在任全国ICCAD(集成电路计算机辅助设计,Integrated Circuit Computer Aided Design)专家委员会主任和全国集成电路产品开发专家委员会主任期间,领导研制成功了中国第一个大型集成化的ICCAD系统和300多种集成电路新产品,为中国集成电路设计业的发展打下了重要技术基础。他与国际同行创建了中芯国际集成电路制造有限公司,成为中国集成电路产业发展中新的里程碑。之后致力于绿色微纳电子学科的建设,率先开展低功耗和纳米级集成电路研究。