北京大學寬禁帶半導體研究中心

學科概況

寬禁帶半導體是指其禁頻寬度大於Si、GaAs等半導體的一類半導體，主要包括Ⅲ族氮化物、金剛石、ZnO、SiC等。它們的微結構、光學性質和電學性質有許多與Si、GaAs不同的特有性質。近十年來，以Ⅲ族氮化物為代表的寬禁帶半導體材料與器件發展迅猛，對信息科學技術的發展和套用起了巨大的推動作用，被稱為繼以Si、GaAs為代表的第一、第二代半導體後的第三代半導體。

由InN、GaN、AlN及其合金組成的Ⅲ族氮化物(又稱GaN基)半導體是目前最重要一類寬禁帶半導體，其主要套用領域包括：（1）當前在國內外非常受人矚目的半導體照明是一種新型的高效、節能和環保光源，將取代目前使用的大部分傳統光源，被稱為21世紀照明光源的革命，而GaN基高效率、高亮度發光二極體(LED)的研製是實現半導體照明的核心技術和基礎。（2）DVD的光存儲密度與作為讀寫器件的半導體雷射器的波長的平方成反比，而GaN基短波長半導體雷射器可以把當前使用的GaAs基半導體雷射器的DVD光存儲密度提高4－5倍，將會成為光存儲和處理的主流技術。（3）高溫、高頻、高功率微波器件是無線通信、國防等領域急需的電子器件，如果目前使用的微波功率管的輸出功率密度提高一個數量級，微波器件的工作溫度提高到300C，將解決航天航空用電子裝備和民用移動通信系統的一系列難題。

但是，無論是GaN基光電子材料與器件，還是GaN基微電子材料與器件都涉及到Ⅲ族氮化物半導體特有的許多新的科學和技術問題。從傳統的半導體物理到寬禁帶半導體物理，引入了不少新概念，出現了一些傳統的半導體物理難以解釋的現象。這些科學問題的研究將帶動凝聚態物理，特別是半導體物理的發展。因此，寬禁帶半導體物理、材料與器件研究具有重要的科學意義，它已在國際上發展成為一門新的交叉學科。

研究中心介紹

北京大學寬禁帶半導體研究中心是2001年由物理學院的Ⅲ族氮化物半導體研究組、微腔物理和微結構光子學組和化學學院的固體化學材料研究組聯合組建的跨學科研究中心。物理學院Ⅲ族氮化物半導體研究組1993年起在國內最早開展了MOCVD生長GaN基材料與藍光LED的研究工作，成功地研製出GaN基藍光、綠光和白光LED，掌握了擁有自主智慧財產權的GaN基LED製備的關鍵技術，在上海依靠自己的技術建立了北大藍光公司並成為863計畫產業化基地。經過過去十多年的不懈努力，本中心已發展成為國內寬禁帶半導體的主要研究基地之一，在GaN基半導體材料生長、物理性質和光電子器件研製等方面做出了多項開創性工作。承接了國家863計畫項目、國家科技攻關項目、國家自然科學基金重點項目等二十多項課題，獲得/申請國家發明專利十多項，發表各類學術論文一百多篇，Ⅲ族氮化物半導體研究組被國家科技部、解放軍總裝備部授予863計畫先進集體稱號，張國義教授獲先進個人獎勵。最近本中心在半導體照明用大功率白光LED研製和GaN基脊型LD研製上又取得了重大突破。

本中心現已形成了一支相對比較年輕，老一代著名科學家為學科帶頭人，中青年科學家為工作在一線的學術帶頭人，包括一批青年學術骨幹，以及博士後、博碩士研究生組成的研究隊伍；同時也形成了具有長期的實驗室工作經驗、高水平的實驗技術隊伍。在過去的5年中，本中心教授在國際學術會議上做邀請報告20多次，主持召開了中日氮化物半導體材料和器件研討會。本中心與德國Ulm大學，比利時魯汶大學，日本東京大學、千葉大學、美國堪薩斯州立大學、澳大利亞新南威爾斯大學等保持著密切的學術交流和合作研究關係。

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