由于半導體器件廣泛存在缺陷態等無序因素，其載流子的輸運往往表現為躍遷形式。因半導體中的缺陷態種類較為復雜，準確認識并描述半導體器件中的載流子輸運及宏觀電學特性一直是本領域內的難點及重要話題。 

　　低溫下半導體器件所廣泛表現出的非線性伏安（I-V）特性的具體物理原因是近二十年最廣受關注的話題之一。此前，大多數研究將非線性I-V特性歸因于電場對半導體材料中的電子躍遷速率的均勻調制效應，這種解釋不但沒有解決非線性輸運的問題，反而引發了更激烈的爭論(Nat. Mater. 8, 572(2009); Phys.Rev.Lett. 105, 156604 (2010))。 

　　針對此類問題與爭論，微電子所微電子器件與集成技術重點實驗室劉明院士團隊從理論方面提出了載流子的“集體輸運效應（collective transport）”的物理機制。該理論認為外電場所導致的非均勻分布的滲流路徑生長產生了collective transport效應，進而在器件尺度上導致了非線性的I-V特性。在實驗方面，團隊進一步在聚合物器件中通過巧妙控制半導體的維度實現了對器件滲流閾值的控制，在此基礎上通過對器件I-V非線性程度的控制直接證實了非線性輸運來源于collective transport這個假設。該工作實現了關于該話題互存爭議的各種假設的統一，為發展操控半導體器件I-V特性的方法提供了理論依據。 

       該工作以“Collective Transport for Nonlinear Current-Voltage characteristics of Doped Conducting Polymers”為題發表在物理學頂級期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）上(Phys. Rev. Lett. 130, 177001 (2023))。微電子所副研究員王嘉瑋為該文章第一作者，李泠研究員為該文章通訊作者。 

圖(a)collective transport模型，（b）電場驅動滲流路徑的形成，

（c）實驗觀測到維度控制的非線性輸運，（d）基于collective transport理論仿真維度控制的非線性輸運