《多元半導體納米結構中組分分布及其物性調製研究》是依託北京郵電大學，由葉寒擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多元半導體納米結構中組分分布及其物性調製研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：葉寒
- 依託單位：北京郵電大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多元半導體納米結構作為新型微納器件的基礎構件，在納米電子學、量子信息、生命科學等方面具有極其重要的套用前景和發展空間。多元半導體納米結構中，元素組分是決定其物理特性的重要因素，並為材料和器件設計提供了一個新的自由度。本項目將圍繞多元半導體納米結構的組分分布及其物性調製機理展開, 研究對象涵括了半導體量子點、納米線和二維層狀材料等納米領域的熱點體系。重點研究、闡釋多元半導體量子點和納米線生長過程中自發形成非均勻組分的物理機制，建立完善的理論模型; 預測新型矽烯、鍺烯、層狀量子點及多元素情況下的穩定結構及其光電特性; 考慮多物理場耦合，揭示組分分布對量子點和納米線力學性質、電子結構、光學性質的調製機理。採用脈衝雷射沉積系統製備多元半導體量子點和納米線結構。本項目的順利實施將為設計、製備高質量多元半導體納米結構提供重要理論支撐。
結題摘要
多元半導體納米結構中的組分及其分布決定了材料的物理特性，為物性調製和新型器件設計提供了一個新的自由度。項目執行期間，項目組圍繞半導體納米結構的生長機制，多元合金內部組分分布形成機制，組分對納米結構力學、電學及光學等物性調節機理及其潛在套用展開，研究對象包括自組織納米島，納米線異質結構，和二維層狀材料。主要研究工作包括：1、建立了多尺度二維材料生長模型，描述了尺寸衍化過程並預測了縱向雙層生長和面內單層生長的必要條件。模型首次闡釋了二維材料生長中的熱力學和動力學機制。2、系統性定量研究了鍺矽、III族氮化物和III族鉍化物二維材料結構和電子特性隨組分的變化趨勢及點缺陷對電子結構的影響。3、建立了可用於有限元仿真的具有複雜晶面體系的納米島模型，實現了高效平衡組分分布計算，並研究了Si(001)和GaAs(001)刻蝕表面上生長的納米島的組分分布、應變弛豫和電子結構。4、模擬了納米線異質結構生長自發形成的組分分布，並基於晶格動力學理論，建立了組分分布、應變分布與拉曼頻移之間的聯繫，從理論上計算了納米線拉曼光譜。5、在約2μm *200nm的矽波導區域引入GeSi合金，將此區域折射率提高0.3，並結合半橢圓金屬銀表面電漿激元分束器，提出了一種功能區域長度僅為4μm的互易全光二極體新方案。6、基於量子點-雙模微腔耦合體系，理論上提出一種工作在低光子層次的OR和XOR全光邏輯器件。將此耦合系統串聯，設計了基於光子偏振態的AND和OR全光邏輯器件。另外，基於耦合雙量子點-單模腔系統，在弱耦合區域實現了光子亞泊松分布。本項目的研究成果為高質量納米結構製備提供了理論依據和指導，揭示了組分對納米結構的物性調製，拓展了其在微納器件中的套用。
