《SiC低维材料生长精细调控及其光电器件基础研究》

点击下载 ⇩

1.主要研究内容:

第一、二代半导体,面临的主要困难是无法胜任高温(>200℃)等苛刻服役条件。第三代半导体是未来发展趋势,能够解决高温稳定性瓶颈问题,推动下一代产业升级。该项目围绕第三代半导体SiC低维材料生长精细控制原理、原位可控掺杂原理、及其物性协同强化原理等方面,开展了系统性研究工作,解决了其新颖高效光电器件研发的部分关键共性科学难题,实现了性能国际领先的场发射阴极和压力传感的基础应用研发。

2.科学发现点:

1)提出了SiC低维材料的限域生长实时精细控制原理:Si和C元素在催化剂液滴中的溶解度越高,催化剂的尺寸则越大,鉴于气-液-固生长机理中的催化剂液滴尺寸限域效应,所生长的低维材料尺寸就越大;连续控制溶解度的大小,催化剂尺寸将发生连续变化,进而实现SiC低维材料限域生长的实时精细控制。

2)提出了SiC低维材料原位掺杂调控原理:预掺杂元素在催化剂液滴中的溶解度越高,形成置换固溶体的概率就越大,掺杂的浓度则越高,进而实现SiC低维材料原位掺杂调控。据此原理,该项目在国际上率先较系统地实现了SiC低维材料的N、P元素的n型掺杂,以及B、Al元素的p型掺杂及其浓度调控。

3)提出了集调控能带、局域场增强效应和增加电子发射点等多种策略于一体,实现SiC低维材料电子发射能力的协同强化原理,实现了迄今国内外报道综合性能最优的SiC场发射阴极材料研发。

4)提出了集表面效应、尺寸效应和能带调控于一体,实现SiC低维材料压阻特性的协同强化原理。首次发现了SiC低维材料巨压阻效应,将压阻因子提高至已有报道最高值的10倍以上,实现高灵敏SiC压力传感器的研发。

3.科学价值:

1)建立了SiC低维材料生长的精细控制原理,实现结构的精细控制;

2)发现了SiC低维材料的场发射和压阻特性的协同强化原理,实现其光电特性的大幅提高;

3)发掘了SiC低维材料的高温物理特性,为其将来用于高温等苛刻条件下的光电器件研发,奠定一定基础;

4)开展的光电器件基础研究,性能处国际领先水平,具有良好的应用前景。

4.同行引用及评价:

1)发表SCI论文23篇(IF>3的22篇,封面论文4篇),被SCI他引488次,研究成果得到同行高度肯定和评价。

2)授权发明专利15项,应J.Mater.Chem.C邀请撰写综述1篇,应邀参与国际专著1章节。

  1. 下载详细PDF版/Doc版

提示:为方便大家复制编辑,博主已将PDF文件制作为Word/Doc格式文件。