教育背景

2011年9月-2017年7月 清华大学电子工程系 博士

2007年8月-2011年7月 哈尔滨工业大学电信工程学院 本科

工作履历

2023年1月-   副研究员   清华大学信息国家研究中心

2020年11月-2022年12月   助理研究员   清华大学信息国家研究中心

2019年5月-2020年10月   博后   芝加哥大学   普利兹克分子工程学院

2019年5月-2020年10月   常驻助理  阿贡国家实验室   纳米科学技术部

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

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

研究领域

1、高灵敏光电探测器。

2、感存算一体化智能感知芯片。

3、可重构光电子器件及其在光计算、光存储等领域的应用。

研究概况

面向国家对于高性能智能光电子芯片的战略需求，采用学科交叉研究思路，围绕光电子器件物理机制、人工智能算法特征、芯片工作原理、工艺加工和应用验证等方面展开了系统深入的研究。提出并实验验证了一种基于动态忆阻器淬灭原理的高速盖格雪崩计数器，使智能感知传感器在速度、效率、时间抖动和集成度等核心技术指标上得到了显著地协同提升。从第一性原理计算出发，提出了Minigap理论，成功预测并验证了基于AlInAsSb数字合金材料具有禁带可调协、价带带阶为0和过剩噪声因子极低的特性，使智能感知传感器的感知波长灵活可调，显著抑制感知微弱信号时的器件伴生噪声。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。以一作或通信作者身份在Nature Communications, Applied Physics Letters等国际知名期刊发表SCI检索论文16篇。拥有已授权国家发明专利16项，已申请美国发明专利2项；先后9次在海外大学、国家实验室或国际学术会议做特邀报告或者口头报告。

近三年主持国家纵向项目经费1537.8万元，参与在研项目经费7162万元。主持的科研项目如下：

1、感存算一体化智能成像芯片，国家自然科学基金XX项目，200万元。

2、单光子雪崩探测器的阻变淬灭机理研究及应用，国家自然科学基金面上项目，58万元。

3、全光神经网络片上可重构技术，新一代人工智能国家科技重大专项课题，795.2万元。

4、基于雪崩XXX的关键技术研究，JKW XX领域重点基金项目，300万元。

5、高算力可重构光学张量卷积运算芯片基础研究，国家自然科学基金重点项目课题，84.6万元。

6、基于雪崩型微环和光频梳的片上上光学矩阵计算器，清华大学自主科研计划交叉专项，100万元。

奖励与荣誉

2024年  第5届世界光子大会硅基光电子优秀成果奖

2022年  清华大学本科生研究训练（SRT）计划优秀指导教师二等奖

2022年  Nature Communications (Vol. 13, 1517)，特色主题论文

2018年  Journal of Lightwave Technology（Vol. 36, issue 17）封面论文

2011年  哈尔滨工业大学优秀毕业生

2010年  美国数学建模竞赛一等奖

学术成果

学术代表作：

[1] J. Zhao, J. Zheng*, Y. Yang, Y. Liu, X. Hua, L. Wang, Z. Hao, Y. Luo, “Enhancing large-area Geiger-mode avalanche photodiode performance through dynamic memristor quenching: A study on improving count rate, reducing jitter, and mitigating afterpulsing” Applied Physics Express, 2024, 17, 074501.

[2] X. Hua, J. Zheng, X. Han, Z. Hao, Y. Luo, C. Sun, Y. Han, B. Xiong, J. Wang, H. Li, L. Gan, M. Khalfioui, J. Brault, L. Wang “Artificial optoelectronic synapse with nanolayered GaN/AlN periodic structure for neuromorphic computing”, ACS Applied Nano Materials, 2023, 6 (10), 8461-8467.

[3] J. Zheng*, X. Xue, Y. Yuan, K. Sun, D. Rosenmann, L. Wang, J. Wu, J. Campbell, S. Guha, “Dynamic-quenching of a single-photon avalanche photodetector using an adaptive resistive switch,” Nature Communications, 2022, 13(1), 1517.

[4] 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

[5] 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)

[6] 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

发明专利：

[1] 林珠,郑纪元,王钰言,邓辰辰,方璐,吴嘉敏,范静涛,戴琼海,对光计算器件进行调控的方法和光计算器件, 中国发明&PCT，已授权，CN115933224B，2023（ PCT/CN2023/137569 ）

[2] 郑纪元,王超,邓辰辰,方璐,戴琼海, 信息路径可重构的光学神经网络芯片、设计方法及设备, 中国发明&PCT，申请中，2023108197695，2023（PCT/CN2023/137940）

[3] 郑纪元,邓辰辰,郭雨晨,方璐,范静涛,吴嘉敏,戴琼海, 对于工艺误差鲁棒的光学神经网络训练方法、装置及设备，中国发明&PCT， 申请中，2023103009276，2023（PCT/CN2023/137519）

[4] 郑纪元,邓辰辰,郭雨晨,方璐,范静涛,吴嘉敏,戴琼海, 鲁棒性光学神经网络训练方法、装置、电子设备及介质，申请中，2023103249138，2023（ PCT/CN2023/137567 ）

[5] 邓辰辰,郑纪元,郭雨晨,方璐,范静涛,吴嘉敏,戴琼海，“抗入射信号误差的鲁棒性光学神经网络设计方法及装置”，中国发明&PCT，申请中，2023103254507，2023，（PCT/CN2023/137523）

[6] 郑纪元、邓辰辰、王钰言、林珠、方璐、吴嘉敏、范静涛，“半导体光学非线性运算器件、调制方法及运算器”，中国专利，申请中，2022110781454，2022

[7] 郑纪元、邓辰辰、王钰言、林珠、吴嘉敏、范静涛、方璐、戴琼海，“神经网络的训练误差降低方法、装置、电子设备及介质”，中国专利，申请中，202211063580X，2022

[8] 邓辰辰、郑纪元、王钰言、林珠、吴嘉敏、范静涛、方璐、戴琼海，“光学全加器及其神经网络设计方法、设备及介质”，中国专利，已授权，2022110635585，2022

[9] 邓辰辰、郑纪元、王钰言、林珠、吴嘉敏、范静涛、方璐、戴琼海，“神经网络的规模拓展方法、装置、电子设备及存储介质”，中国专利，申请中，2022110781577，2022

[10] 邓辰辰、郑纪元、王钰言、林珠、吴嘉敏、范静涛、方璐、戴琼海，“神经网络的训练方法、装置、电子设备及存储介质”，中国专利，申请中，2022110781312，2022

[11] 戴琼海、郑纪元、邓辰辰、吴嘉敏，“光电数字逻辑运算的光学逻辑元件及其逻辑运算方法”，PCT&美国发明，公开， PCT/CN2022/105546，17964845 （美国），2022

[12] 戴琼海、邓辰辰、郑纪元、吴嘉敏，“用于消息散列算法的消息扩展的光电集成电路”， PCT，公开， PCT/CN2022/125191 2022

[13] 戴琼海、邓辰辰、郑纪元、吴嘉敏，“用于消息散列算法的消息压缩的光电集成电路”，PCT，公开 PCT/CN2022/105497，2022

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

[15] 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

[16] 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

[17] 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

[18] 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