《矽基p-n結半導體輸運行為的磁場調控》是依託蘭州大學，由楊德政擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：矽基p-n結半導體輸運行為的磁場調控
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：楊德政
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
最近矽基非磁性材料巨磁阻效應（室溫磁阻率＞2000%）的發現引起人們極大的關注。本項目以研究磁場調控矽基p-n結半導體輸運機制為目的，以控制空間電荷分布為關鍵展開研究。擬用離子擴散或注入技術並結合磁控濺射方法製備具有巨磁阻效應的單、雙摻雜矽基半導體,掌握不同摻雜離子成分、濃度及空間電荷分布的矽基半導體製備工藝。通過不同溫度下矽基半導體輸運性質（電阻和霍爾）的測量，分析載流子濃度、遷移率以及空間電荷分布隨溫度的變化特性。在此基礎上，改變磁場大小和夾角變化，系統測量具有不同空間電荷分布的單、雙摻雜矽基半導體輸運行為的磁場調製規律及巨磁阻效應。最後對比單、雙摻雜矽基半導體磁電阻數據，結合電磁場分布模擬計算，進一步理解非磁性矽基p-n結半導體巨磁阻效應的產生機制。該研究不僅可以獲得室溫下低磁場、高磁電阻率的單、雙摻雜矽基半導體，而且為今後矽基磁電子器件的設計和套用提供實驗和理論依據。
結題摘要
本項目通過調節矽基材料摻雜離子濃度和分布，系統研究了磁場對非均勻空間電荷區的調控，在室溫下實現了磁電阻高達2000%的矽基磁電阻器件。我們用離子注入並結合濺射技術製備具有不同摻雜成分、濃度和和構型的矽基半導體器件。通過不同溫度下矽基半導體輸運性質（電阻和霍爾）的測量，分析載流子濃度、遷移率以及空間電荷分布隨溫度的變化特性。在此基礎上，改變磁場大小和夾角變化，系統測量具有不同空間電荷分布的單、雙摻雜矽基半導體輸運行為的磁場調製規律及巨磁阻效應。按照從材料到器件的思路，我們逐步設計、製備、測試和研究了摻雜單層矽、PN結二極體、矽基耦合三極體和二維石墨烯/矽複合器件的磁輸運特性和磁電阻機理。由於二極體、三極體是當今電子器件的基石，對二極體、三極體實現磁場調控不僅可以進一步理解矽基材料反常巨大磁電阻的內部機制，而且為今後矽基半導體磁電子器件的設計和套用提供實驗和理論依據。目前在項目資助下發表已標註SCI論文21篇，其中以本人為第一（或通訊）作者發表論文9篇，發明專利1項，搭建了多功能磁輸運測試平台1套。期間培養本科畢業生4名，畢業博士生1名，碩士研究生2名，在讀研究生4名，參加2014-2017歷年國內秋季會議，2015-2016年美國APS春季會議 （March meeting）並作口頭報告，2016年IEEE國際納米電子會議（成都）並作口頭報告和 2017年新加坡國際材料大會（ICMAT2017）並作口頭報告。
