低維AlGaN異質界面微結構及其極化調控研究

《低維AlGaN異質界面微結構及其極化調控研究》是依託北京工業大學，由王如志擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：低維AlGaN異質界面微結構及其極化調控研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王如志
• 依託單位：北京工業大學

項目摘要

低維鋁鎵氮（AlGaN）納米結構作為新一代光電器件核心，引發了人們的研究熱潮。界面微結構特性設計及其極化調控是實現高性能低維AlGaN功能器件的關鍵。本項目將圍繞低維AlGaN異質界面特徵，採用結構設計、性能模擬與實驗驗證相結合的方法，重點研究低維AlGaN典型結構（GaN/AlN與GaN/Al0.5Ga0.5N量子阱、量子線及量子點）非理想異質界面的極化狀態、微觀特徵及形成機制；進一步研究外場（壓力、溫度等）誘導下低維AlGaN結構變化（相變）過程中界面微結構演化機制及其對極化調控的影響規律。通過系統地研究異質界面微結構與極化調控二者間的相互依賴關係，明晰AlGaN的結構、尺度、雜質及缺陷影響界面特性的物理實質，澄清低維AlGaN中納米結構界面極化調控的行為規律；提出通過異質界面極化設計實現低維AlGaN結構電學與光學性能提高的有效預測模型、實驗手段及技術方案。

結題摘要

低維鋁鎵氮（AlGaN）納米結構作為新一代光電器件核心，引發了人們的研究熱潮。界面微結構特性設計及其極化調控是實現高性能低維AlGaN功能器件的關鍵。本項目圍繞低維AlGaN異質界面特徵，採用結構設計、性能模擬與實驗驗證相結合的方法，重點研究低維AlGaN典型結構的極化狀態、微觀特徵及形成機制；進一步研究低維AlGaN結構變化過程中界面微結構演化機制及其對極化調控的影響規律。通過系統地研究異質界面微結構與極化調控二者間的相互依賴關係，明晰AlGaN的結構、尺度、雜質及缺陷影響界面特性的物理實質，澄清低維AlGaN中納米結構界面極化調控的行為規律；提出通過異質界面極化設計實現低維AlGaN結構電學與光學性能提高的有效預測模型、實驗手段及技術方案。通過理論研究，成功地實現了具有高穩定性的GaN反轉界面，不僅很好地消除了界面極化，同時有利於實現界面處的電子與空穴分離，有望套用於新型光伏或光催化納米光電器件。系統研究了缺陷與空位對於AlGaN異質界面微結構影響及極化調控特性。對於超晶格的能帶和電子態密度，陰離子空位相對於陽離子空位，其影響將更為明顯。為了抑制界面處陰離子空位的形成，也為了保證AlN/GaN超晶格預期電學或光學性能，在製備AlN/GaN超晶格時，最好在富N環境中進行。此外，通過界面微結構控制方法，採用嵌入攣晶界自模板誘導生長，成功地實現了高度取向單根納米線的製備，為大規模低成本納米線器件的研製提供了一種新的製備方法與技術路線。我們的項目研究成果將為低維AlGaN器件的設計與研發提供有價值的理論依據與實驗指導。