《拓撲絕緣體/Si異質結能帶調控與器件套用基礎研究》是依託電子科技大學,由李含冬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：拓撲絕緣體/Si異質結能帶調控與器件套用基礎研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李含冬
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
拓撲絕緣體（TI）的實驗研究已經進入到將TI和其他體系相結合的階段，如果能有效調製狄拉克費米子與其它量子態的耦合行為，將有望發展出新奇的量子功能器件。本項目將通過修飾Si表面，構築具備磁性、超導性或者化學惰性的外延模板，並在其上生長具有不同維度與化學勢特徵的TI材料，以期實現界面狄拉克能帶調控目的，挖TI/Si異質結構在光電探測領域的套用潛力。研究內容包括：Si表面結構的原子級精確調控；TI體系的外延製備；TI/Si異質結能帶表征與調控；TI/Si異質結器件的光電套用。項目將綜合套用分子束外延技術、超高真空掃描探針顯微鏡等方法系統探索狄拉克異質體系的量子態及調控，研究結果能揭示出TI/Si體系形貌、電子態結構和物理性能之間的一一對應關係，並有望製備出基於TI/Si異質結的光伏/光電器件。
結題摘要
拓撲絕緣體（TI）的實驗研究已經進入到將TI和其他體系相結合的階段，如果能有效調製狄拉克費米子與其它量子態的耦合行為，將有望發展出新奇的量子功能器件。本項目期望將TI 材料及其量子結構集成於具有特定磁、電物性的Si 襯底表面，通過精確調控Si 表面物性，並輔以適當外場條件，實現對狄拉克費米子的直接探測和調控並探索TI/Si 功能性異質結中可能出現的新物理現象；研究TI/Si 異質結在紅外光電探測方面的可行性；力爭在TI 原型器件構建等方面取得一系列具有深遠影響的自主智慧財產權成果，形成有特色的研究體系。現已完成了項目計畫書中的主要研究任務並進行了部分拓展工作。取得的成果包括：實現了在Si 襯底上有效集成TI 的目標，進一步地實現在高指數Si 襯底上TI 高指數單晶薄膜的外延生長，為利用各向異性調控拓撲狄拉克能帶打下良好基礎；對TI 薄膜進行了摻雜調控，獲得了重要摻雜劑與Bi2Se3 進行合金生長的生長相圖，並表征了拓撲絕緣體合金的輸運性質；發明了生長製備TI 的PVD 技術，有望提高TI 製備的效率和經濟性；綜合了研究了TI 超晶格的生長以及熱電物性，展示了低維結構中超晶格物性的可調性和增強的熱電性能；利用TI/Si 異質結實現了高速近紅外探測，並開發了相關的器件刻蝕、加工工藝，有望獲得一定實際套用；拓展研究了一維核/殼結構的生長與性質，相關工藝有望直接用於TI 一維異質結構的研究。
