我國ZnO基材料與器件研究獲重要進展
2011年05月25日 14:56 5141次瀏覽 來源： 科學(xué)時報 分類： 新技術(shù)
日前，由中科院長春光機所任首席單位，中科院物理所、半導(dǎo)體所、福建物構(gòu)所、上海光機所和中國科技大學(xué)共同承擔(dān)的中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重要方向項目“ZnO基材料、器件的相關(guān)物理問題研究” 在北京通過驗收。
該項目初步解決了制約我國ZnO光電子器件發(fā)展的瓶頸問題，對提升我國在這一研究領(lǐng)域的國際地位，把我國半導(dǎo)體材料發(fā)展成為具有國際競爭力的新興產(chǎn)業(yè)具有重大意義。
據(jù)了解，ZnO是一種直接帶隙的寬禁帶半導(dǎo)體材料，室溫下能帶寬度為3.37eV，并具有高達60meV激子束縛能。
ZnO被認為是制備高效紫外發(fā)光二極管、激光二極管、紫外探測器等器件的重要材料，在半導(dǎo)體照明工程、導(dǎo)彈預(yù)警、信息顯示、光通訊等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。
基于ZnO潛在的應(yīng)用前景，2006年，中科院基礎(chǔ)科學(xué)局集合長春光機所等全院ZnO研究方面的優(yōu)勢團隊，組織了這一重要方向項目，重點針對ZnO研究存在的p型摻雜、高質(zhì)量單晶薄膜、單晶襯底等瓶頸問題，從基本物理問題入手開展深入研究。
經(jīng)過4年多的刻苦攻關(guān)，團隊取得了一系列創(chuàng)新性研究成果：采用等離子體處理和低溫緩沖層方法，在藍寶石襯底上制備出高質(zhì)量、原子級平整的ZnO單晶薄膜；通過控制N的摻雜形態(tài)制備出N摻雜的p型ZnO薄膜，并通過引入Li-N鍵合方法，提高了受主摻雜穩(wěn)定性；實現(xiàn)了ZnO同質(zhì)結(jié)室溫藍紫色電致發(fā)光，在國際上首次在室溫下觀測到低閾值ZnO薄膜異質(zhì)結(jié)的電泵浦受激發(fā)射。
此外，團隊的科研成果還有：發(fā)明了精確控制Mg束流的方法及抑制相分離的模板法，生長出帶隙可控的MgZnO薄膜，研制出MgZnO基全日盲紫外探測原型器件；采用水熱法生長出大尺寸、低位錯密度的無色ZnO單晶；通過第一性原理的計算，系統(tǒng)研究了ZnO受主雜質(zhì)的電離能和穩(wěn)定性，提出了ZnO實現(xiàn)p型摻雜的實驗方法。
同時，結(jié)合該項研究工作，發(fā)表SCI論文171篇，申請國家發(fā)明專利30項，授權(quán)國家發(fā)明專利27項，授權(quán)美國發(fā)明專利一項，獲得省部級科技進步獎一等獎、二等獎各一項。
責(zé)任編輯：安子
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