2026年，深圳平湖实验室首次携手中国研究生创芯大赛，为大赛提供赛题！将产业前沿需求与科研攻关方向融入高校人才培养环节，诚邀国内外在读研究生，以此为契机挑战技术巅峰，共绘产业创新新蓝图。
招聘优待特权：获奖同学，申请实习可免机考、免技术面试，仅需通过综合面试即可报到实习。表现优异的实习生，更将优先锁定校招录用名额，提前斩获正式Offer。
丰厚奖励：本赛题特设2.5万元专项奖金池，支持与大赛团队奖金叠加。双重奖励下，单队奖金最高可超20万元。
真金白银叠加就业特权，为职业生涯从容铺路。只要你是国内外在读研究生或准研究生，均可组队（2-3人）挑战。
金刚石具有超宽半导体带隙（~5.5 eV）, 超高电子迁移率（~4500 cm2V-1s-1）、高击穿场强（>10 MV/cm）, 和优异的导热性能（~2000 Wm-1K-1）1, 被誉为“终极半导体”。基于其优异的电学、热学性能，金刚石有望作为核心半导体材料应用于高压、高功率以及高温、强辐射等极端环境下的电力电子器件。为了实现高耐压、低能耗、更高安全性能的常关型器件，实现金刚石的双极性掺杂至关重要。已有研究基于氢终端、硼掺杂等方案实现了具有p型导电的金刚石器件应用。相较于p型，金刚石的n型掺杂更具挑战性。
金刚石n型掺杂的难点在于常规的掺杂元素多呈现深施主能级，室温下难以热激发电子形成载流子。形成掺杂缺陷需要较高的形成能，难以进行高浓度的掺杂。此外，由于生长中伴随的氢杂质及空位缺陷，对施主进行了补偿，抑制了金刚石的n型导电。近期已有较多研究开始关注金刚石的n型掺杂问题2, 3。对于单元素掺杂，氮掺杂所形成的氮替位陷附近易产生碳空位，呈现深施主能级（~1.7 eV）4。磷掺杂被认为是最有希望实现金刚石n型导电的方案，且近期已实现磷掺杂n型金刚石的MOSFET器件结构5。然而，磷掺杂仍呈现较高的施主能级（~0.57 eV）和缺陷形成能（~10.7 eV）6。此外，更多的碱金属、碱土金属掺杂7，表面电荷转移掺杂1相继提出。然而，上述方案多针对特殊的终端结构且多是表面掺杂。不同元素共掺方案8可能是实现n型掺杂一个有效途径，但相关研究仍处于初步阶段，部分研究结果仍存在争议和相悖结论2。
如何高效地实现金刚石的n型掺杂是提升金刚石功率器件性能的关键问题。相较于实验研究，第一性原理计算及其相关理论研究方法，因其经济性、高可靠性以及可解释性成为研究的一种重要方式，已广泛应用于半导体材料性能及其掺杂机理的研究9。本赛题旨在采用第一性原理及其相关理论方法研究金刚石的n型掺杂方案，为实验研究提供理论指导。
1）计算方案可靠性验证：基于金刚石的超胞结构，首先采用精确的泛函方法（如杂化泛函）获得精准结构参数和半导体带隙。基于弛豫后的金刚石超胞结构，构建单个位点的碳被磷原子取代形成的点缺陷结构。参见文献【9】的计算方法，计算不同电荷态下的缺陷形成能。形成能的计算主要考虑缺陷形成前后原子化学势及电子能量的变化，其计算公式如下：
具体参数含义参见文献【9】的公式（1）。值得指出的是，由于第一性原理模拟的超胞原子数目有限，以及常用软件需考虑背景电荷模拟带电体系，需采用能量修正方案消除由超胞尺寸和背景电荷引起的能量误差。不同电荷态下的转变能级可参见文献【9】的公式（3）获得：
基于上述研究方法，计算磷掺杂金刚石体系的缺陷形成能及施主能级，并与已报导的实验数据及理论结果进行对比验证，确定计算方法的可靠性。
鼓励参赛者采用新颖的研究方法研究半导体的缺陷能级（如机器学习方法学习哈密顿量来研究电子结构、采用线性标度下的密度泛函方法研究更大超胞构型等），并充分验证计算方法的可靠性。
2）金刚石n型掺杂方案的探索：基于上述验证的研究方案，考察采用其他元素和磷共掺（或调控掺杂元素的化学势、利用不同衬底引起的应变调控，或更优的掺杂元素）等可能方案获得一种较磷掺杂具有更低的形成能及施主能级的掺杂方案。在计算过程中，需考察可能的缺陷补偿作用，如碳空位、氢杂质等。对研究结果给予充分的物理机理解释。具体掺杂方案不做限制，但需考虑实验的可行性。
计算方法的可靠性需严格验证，如金刚石晶格参数大小、半导体带隙大小，以及对磷掺杂金刚石施主能级的验证。
提出的掺杂方案可显著降低施主能级及缺陷形成能，且不易被本征缺陷及常见的碳空位和氢杂质所补偿，实验上有望实现（如掺杂元素低毒性、不对半导体产线造成污染等）。
3. 研究方法的新颖性及机理解释的合理性（30%）
发展新型的研究方法研究半导体缺陷能级，对掺杂能级及形成能的变化给予充分合理的物理解释。
要求学生具有一定的第一性原理及相关理论研究经验，了解半导体材料。
zhaxianhu@phlab.com.cn
[1] X. Wang, D. Liu, X. Wang, Y. Li, G. Wu and S. Luo, Diamond Relat. Mater. 156, 112419 (2025).
[2] M. Sultana, S. Karmakar and A. Haque, Mater. Sci. Semicond. Process. 186, 109024 (2025).
[3] 牛科研, 张 璇, 崔博垚, 马永健, 唐文博, 魏志鹏, 张宝顺, 人工晶体学报 51, 841 (2022).
[4] 晶体管阵列及其应用，中国专利申请CN120882085A
[5] M. Liao, H. Sun and S. Koizumi, Adv. Sci. 11, 2306013 (2024).
[6] R. Roychoudhury, E. J. Charlson, T. Stacy, M. Hajsaid, E. M. Charlson and J. M. Meese, J. Appl. Phys. 81, 3644 (1997).
[7] Y. Liu, X. Sun, J. Wu, N. Gao and H. Li, Mater. Today Commun. 41, 110882 (2024).
[8] X. Sun, W. Shen, C. Cheng, G. Wu, K. Liang, D. Zhang and S. Wang, J. Phys. D: Appl. Phys. 57, 215107 (2024).
[9] C. Freysoldt, B. Grabowski, T. Hickel, J. Neugebauer, G. Kresse, A. Janotti and C. G. Van de Walle, Rev. Mod. Phys. 86, 253 (2014).
https://www.kdocs.cn/l/cbA7iFGX3xCs
官网赛题链接：
https://cpipc.acge.org.cn//cw/detail/10/2c9080179cd6acf0019cf5360a174369
深圳平湖实验室命题专项奖系针对初赛阶段设立的独立奖项，旨在表彰选择并攻深圳平湖实验室命题的优秀团队。该奖项由实验室技术专家组评审，与大赛决赛奖项评选机制并行。入围决赛的团队将继续角逐大赛总决赛奖项，两类奖项互不冲突，获奖权益可叠加享受。
一等奖1队，每队奖金1万元
二等奖3队，每队奖金5千元
1084337475
https://cpipc.acge.org.cn/cw/hp/10
凡在指定赛事获奖的同学，申请实习可免机考、免技术面试，仅需通过综合面试即可报到实习。表现优异的实习生，更将优先锁定校招录用名额，提前斩获正式Offer！
1. 参赛对象（谁可以报？）
国内外研究生培养单位的在读研究生（硕士/博士）。
已获得研究生入学资格的本科生。
2. 组队要求（怎么组队？）
人数限制：每队2-3名学生，设队长1名。
指导教师：必须邀请1-2名指导教师。
支持跨校组队。
3. 赛程与晋级（怎么拿奖？）
大赛分为初赛与决赛两个阶段：
🌐 初赛阶段（线上）
🏆 决赛阶段（线下）
4.报名指引与重要节点
具体赛程赛制及详细规则，请以近期大赛官方发布的《参赛说明》为准。
深圳平湖实验室于2022年8月由深圳市科技创新局举办成立，是国家第三代半导体技术创新中心（深圳）主体运营单位。实验室围绕SiC和GaN及下一代先进功率电子材料及器件、核心装备及零部件、配套材料等领域，开展核心技术攻关。实验室位于深圳市龙岗区罗山科技园，占地面积130亩，百级洁净间面积9500平米，拥有业界领先的宽禁带功率半导体基础设施，国际、国内各类先进设备380余台套。平台人力规模约500人，汇集海内外顶尖人才，采取开放共享的运行模式，建立由合作伙伴组成的生态系统，打造面向全国的开放、公共、共享的科研平台、中试平台和分析检测中心，共同构建可持续发展的未来。
如需了解更多信息，请访问网站 https://www.szphl.cn/
大赛系教育部学位管理与研究生教育司指导的中国研究生创新实践系列赛事之一。秉承“创芯、选星、育芯”宗旨，聚焦服务国家芯片产业发展战略，在推动集成电路领域高层次人才培养上，广受政府部门、高校、企事业单位及社会媒体支持与关注。
指导单位：教育部学位管理与研究生教育司
主办单位：中国学位与研究生教育学会
联合主办：中国集成电路创新联盟
协办单位：中国半导体行业协会、中国电子学会、示范性微电子学院产学融合发展联盟、清华校友总会集成电路专业委员会、国家集成电路设计自动化技术创新中心、上海集成电路技术与产业促进中心
冠名单位：华为技术有限公司
组委会秘书处：清华海峡研究院（厦门）
2026年赛事承办单位：南方科技大学
媒体支持：《中国研究生》杂志、《学位与研究生教育》杂志、半导体产业纵横、《半导体学报》期刊、《集成电路与嵌入式系统》杂志、《Chip》期刊、黄大年茶思屋科技网站。
创“芯”大赛决赛设团队一等奖、二等奖、三等奖等奖项。2026年奖项设置，请以近期大赛官方发布的《参赛说明》为准。
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