教育背景

2007年8月-2011年7月 哈尔滨工业大学电信工程学院 本科

2011年9月-2017年7月 清华大学电子工程系 博士

工作履历

2017年9月-2018年10月 博后  弗吉尼亚大学 电子与计算机工程系  导师：Joe Campbell

2018年10月-2019年5月 博后教员  弗吉尼亚大学 电子与计算机工程系  导师：Joe Campbell

2019年5月-2020年9月 常驻助理  阿贡国家实验室 纳米科学技术部  导师：Supratik Guha

2019年5月-2020年9月 博后  芝加哥大学 普利兹克分子工程学院  导师：Supratik Guha

研究领域

基于神经形态学工作原理的核心光电子器件及其在光电子神经网络方面的应用。

氧化物忆阻器材料制备与器件工艺。

基于高灵敏半导体雪崩探测器的成像系统。

研究概况

目前科研攻关方向：

1、基于衍射神经网络算法的光电人工智能计算芯片研究

2、基于神经拟态器件的感存算一体化芯片设计与验证

已有成果：

1、提出并实验验证了一种基于忆阻器智能淬火原理的高速单光子雪崩探测器。比传统半导体单光子雪崩探测器具有更高计数速率，更集成的优点。同时，实验发现单光子雪崩信号可以调制淬灭电阻的阻值，从而制作光电子神经拟态学器件。

2、从第一性原理计算出发，提出了Minigap理论，成功解释了基于AlInAs和AlInAsSb数字合金材料的线性雪崩探测器具有极低噪声的原因。

3、提出并验证了基于AlN/GaN周期性异质结材料的高增益线性雪崩探测器，可以在简单伺服驱动模式下工作并具有超高灵敏度。

以第一作者在Journal of Lightwave Technology，Applied physics Letters，Journal of applied physics等期刊上发表SCI论文11篇。第一作者Journal of Lightwave Technology论文被当做那一期杂志的封面论文。受邀参加国际会议IEEE Photonics Conference和SPIE Defense+Commercial Sensing做邀请报告。第一作者Applied Physics Letters论文被Compound Semiconductor杂志以封面工作进行报道（该杂志首次封面报道中国学者工作），被Semiconductor Today以Headline News形式进行报道。申报人拥有已授权专利3项，2项在审专利，包含一项美国专利；担任Journal of Lightwave technology, Journal of Journal of Selected Topics in Quantum Electronics，IEEE electron Device Letters等国际一流期刊审稿人。先后7次在海外大学、国家实验室或国际学术会议（如弗吉尼亚大学、芝加哥大学、阿贡国家实验室，SPIE Photonics West）做特邀报告或者口头报告；海外博后工作阶段参与美国国防高级研究局（DARPA），美国陆军实验室（ARL），海军实验室（ONR）等机构基础研究项目，博士阶段参与中国自然科学基金面上项目等科研项目。

2020年回国后加入北京信息国研中心，主要承担光电智能计算芯片的设计与验证

主持国家自然科学基金面上项目“单光子雪崩探测器的阻变淬灭机理研究及应用6217030886”（2022.1-2025.12）。

奖励与荣誉

2010年  美国数学建模竞赛一等奖

2011年  哈尔滨工业大学优秀毕业生

2015年  International Nano-Optoelectronics Workshop最佳学生报告奖

2016年  关于GaN/AlN超晶格雪崩探测器的工作被产业界杂志Semiconductor Today和Compound Semiconductor作为头条报道

2018年  国际学术会议IEEE photonic conference邀请报告

2018年  关于Minigap理论的论文被期刊Journal of Lightwave Technology选为封面文章（Vol. 36, issue 17）

2020年  国际学术会议SPIE Defense+Commercial Sensing邀请报告

学术成果

学术论文：

[1]J. Zheng, S. Ahmed, Y. Yuan, A. Jones, Y. Tan, A. Rockwell, S. March, S. R. Bank, A. W. Ghosh, J. C. Campbell, “Full band Monte Carlo simulation of AlInAsSb digital alloys,” InfoMat, 2020, 2, 1236

[2]J. Zheng, Y. Yuan, Y. Tan, Y. Peng, A. Rockwell, S. R. Bank, A. W. Ghosh, J. C. Campbell, “Simulations for InAlAs digital alloy avalanche photodiodes,” Applied Physics Letters, 2019, 115, 171106

[3]J. Zheng, A. Jones, Y. Tan, A. Rockwell, S. March, S. Ahmed, C. Dukes, A. W. Ghosh, S. R. Bank, J. C. Campbell, “Characterization of band offsets in AlxIn1-xAsySb1-y alloys with varying Al composition,” Applied Physics Letters, 2019, 115, 122105

[4]J. Zheng, Y. Tan, Y. Yuan, A. W. Ghosh, J. C. Campbell, “Tuning of energy dispersion properties in InAlAs digital alloys,” Journal of Applied Physics, 2019, 125, 245702

[5]J. Zheng, Y. Tan, Y. Yuan, A. W. Ghosh, J. C. Campbell, “Strain effect on band structure of InAlAs digital alloy,” Journal of Applied Physics, 2019, 125, 082514

[6]J. Zheng, Y. Yuan, Y. Tan, Y. Peng, A. Rockwell, S. R. Bank, A. W. Ghosh, J. C. Campbell, “Digital alloy InAlAs avalanche photodiodes,” Journal of Lightwave Technology, 2018, 36, 3580 (Cover story)

[7]J. Zheng, L. Wang, X. Wu, Z. Hao, C. Sun, B. Xiong, Y. Luo, Y. Han, J. Wang, H. Li, M. Li, J. Kang, Q. Li, “The influence of structure parameter on GaN/AlN periodically stacked structure avalanche photodiode,” IEEE Photonics Technology Letters, 2017, 29, 2187

[8]J. Zheng, L. Wang, X. Wu, Z. Hao, C. Sun, B. Xiong, Y. Luo, Y. Han, J. Wang, H. Li, M. Li, J. Kang, Q. Li, “Theoretical study on interfacial impact ionization in AlN/GaN periodically stacked structure,” Applied Physics Express, 2017, 10, 071002

[9]J. Zheng, L. Wang, X. Wu, Z. Hao, C. Sun, B. Xiong, Y. Luo, Y. Han, J. Wang, J. Brault, S. Matta, M. Khalfioui, J. Yan, T. Wei, J. Wang, “A PMT-like high gain avalanche photodiode based on GaN/AlN periodically stacked structure,” Applied Physics Letters, 2016, 109, 241105

[10]J. Zheng, L. Wang, D. Yang, J. Yu, X. Meng, Z. Hao, C. Sun, B. Xiong, Y. Luo, Y. Han, J. Wang, H. Li, M. Li, Q. Li, “Low-temperature-dependent property in an avalanche photodiode based on GaN/AlN periodically-stacked structure,” Scientific reports, 2016, 6, 35978

[11]J. Zheng, L. Wang, Z. Hao, Y. Luo, L. Wang, X. Chen, “A GaN p–i–p–i–n Ultraviolet Avalanche Photodiode,” Chinese Physics Letters, 2012, 29, 097804

[12]Y. Shen, A. Jones, Y. Yuan, J. Zheng, Y. Peng, B. VanMil, K. Olver, A. Sampath, C. Parker, E. Opila, J. Campbell, “Near ultraviolet enhanced 4H-SiC Schottky diode,” Applied Physics Letters, 2019, 115, 261101

[13]Y. Yuan, J. Zheng, K. Sun, A. H Jones, A. Rockwell, S. D. March, Y. Shen, S. R. Bank, J. C. Campbell, “Stark‐Localization‐Limited Franz–Keldysh Effect in InAlAs Digital Alloys,” Physica status solidi (RRL)–Rapid Research Letters, 2019, 13, 1900272

[14]Y. Yuan, Y. Li, J. Abell, J. Zheng, K. Sun, C. Pinzone, J. C. Campbell, “Triple-mesa avalanche photodiodes with very low surface dark current,” Optics express, 2019, 27 22923

[15]Y. Yuan, D. Jung, K. Sun, J. Zheng, A. Jones, J. Bowers, J. C. Campbell, “III-V on silicon avalanche photodiodes by heteroepitaxy,” Optics letters, 2019, 14, 3538

[16] Y. Yuan, A. K. Rockwell, Y. Peng, J. Zheng, S. D. March, A. H. Jones, M. Ren, S. R. Bank, J. C. Campbell, “Comparison of Different Period Digital Alloy AlInAsSb Avalanche Photodiodes,” Journal of Lightwave Technology, 2019, 37, 3647

[17]Y. Yuan, J. Zheng, Y. Tan, M. Ren, Y. Peng, A. Rockwell, S. R. Bank, A. W. Ghosh, J. C. Campbell, “Temperature dependence of the ionization coefficients of InAlAs and AlGaAs digital alloy,” Photonics Research, 2018, 6(8), 794-799

[18]Y. Yuan, J. Zheng, A. K. Rockwell, S. D. March, S. R. Bank, J. C. Campbell, “AlInAsSb impact ionization coefficients,” IEEE Photonics Technology Letters, 2019, 31, 315

[19]Z. Zhu, J. Zheng, L. Wang, B. Xiong, C. Sun, Z. Hao, Y. Luo, Y. Han, J. Wang, H. Li, “Ab Initio Calculation of Dielectric Function in Wurtzite GaN-Based on Walter’s Model,” Chinese Physics Letters, 2017 34, 030303

[20]J. Yu, L. Wang, D. Yang, J. Zheng, Y. Xing, Z. Hao, Y. Luo, C. Sun, Y. Han, B. Xiong, J. Wang, H. Li, “Study on spin and optical polarization in a coupled InGaN/GaN quantum well and quantum dots structure,” Scientific reports, 2016, 6, 35597

[21]W. Lv, L. Wang, J. Wang, Y. Xing, J. Zheng, D. Yang, Z. Hao, Y. Luo, “Green and red light-emitting diodes based on multilayer InGaN/GaN dots grown by growth interruption method,” Japanese Journal of Applied Physics, 2013, 52, 08JG13

专利：

[1]J. Zheng, S. Guha, J. C. Campbell, “Avalanche photodiodes with adaptive quenching of photocurrent,” 美国专利, 审查中, 2020

[2]郑纪元，“一种集成型成像传感器及其制备方法”, 中国专利, 实质审查，2017

[3]汪莱，郑纪元，郝智彪，罗毅, “GaN基p-i-p-i-n结构紫外探测器及其制备方法”,中国专利, 已授权 CN106409968A

[4]汪莱，郑纪元，张静昌，郝智彪，罗毅, “AlGaN渐变组分超晶格雪崩光电二极管”，中国专利, 已授权, CN105742387A

[5]汪莱，郑纪元，郝智彪，罗毅, “AlGaN基超晶格雪崩型紫外探测器及其制备方法”，中国专利，已授权, CN102386269A

邀请报告：

[1]A novel single-photon avalanche diode (SPAD), Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago, online, April 2020

[2]Band engineering design and demonstration for high performance avalanche photodetector, Argonne APS/CNM Users Meeting, Lemont, IL, April 2019

[3]“Digital Alloy-Based Avalanche Photodiodes,” 2018 IEEE Photonics Conference (IPC), Reston, VA, October 2018

学术会议报告：

[1]J. Zheng, Y. Yuan, Y. Tan, Y. Peng, A. Rockwell, S. R. Bank, A. W. Ghosh, J. C. Campbell, “Theoretical study on Digital alloy Avalanche Photodiodes,” International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices 2018, Austin, TX, U.S. 2018, oral

[2]郑纪元，汪莱，杨迪，余佳东，郝智彪，罗毅, “GaN基雪崩探测器中的散射调控”，第十四届全国MOCVD学术会议，延吉，中国，2016，口头汇报

[3]J. Zheng, L. Wang, D. Yang, Y. Xing, Z. Hao, C. Sun, B. Xiong, Y. Luo, Y. Han, J. Wang, and H. Li, “Manual control of scattering degrees for GaN-based avalanche photodiode,” The 33rd International Conference on the Physics of Semiconductor, 2016. Beijing, China, 2016, poster

[4]J. Zheng, L. Wang, Z. Hao, Y. Luo, C. Sun, Y. Han, B. Xiong, J. Wang, and H. Li, “A novel structure to enhance ionization coefficient ratio in GaN avalanche photodiode”. The 11th International Conference on Nitride Semiconductor, Beijing, China, 2015, poster.

[5]J. Zheng, L. Wang, L. Wang, Z. Hao, Y. Luo, C. Sun, Y. Han, B. Xiong, J. Wang, H. Li, J. Yan, T. Wei, Y. Zhang, J. Wang, “A novel linear mode ultraviolet avalanche photodiode”. International Nano-Optoelectronics Workshop, Tokyo, Japan 2015, poster.

[6] J. Zheng, L. Wang, Z. Hao, Y. Luo, C. Sun, Y. Han, B. Xiong, J. Wang, H. Li, J. Yan, T. Wei, Y. Zhang, J. Wang, “A GaN/AlN superlattice avalanche photodiode”. The 6th International Symposium on Growth of III-Nitride, Hamamatsu, Japan 2015, oral+poster

[7]郑纪元，汪莱，郝智彪，罗毅，孙长征，韩彦军，熊兵，王健，李洪涛，闫建昌，魏同波，张韵，王军喜, “基于AlN/GaN超晶格的线性模式紫外雪崩探测器,” 第一届宽禁带半导体学术会议，苏州，中国，2015，口头报告。

[8]J. Zheng, L. Wang, Z. Hao, Y. Luo, “A method to realize hole-initiated multiplication in front-illuminated GaN avalanche photodiodes”. URSI GASS, Beijing, China 2014, poster.

[9]郑纪元，汪莱，杨迪，郝智彪，罗毅, “GaN基n-i-p型雪崩探测器的制作与评测”，第十三届全国MOCVD学术会议，扬州，中国，2014，海报