《鐵電體與寬禁帶半導體異質結性質研究》是依託武漢大學，由吳昊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鐵電體與寬禁帶半導體異質結性質研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳昊
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
寬禁帶半導體材料和鐵電體材料是近年來功能材料中廣受關注的兩大熱點。通過製備這兩類材料組成的異質結，我們可以研究它們各自的性質，並可能開展出新的器件套用方向。本項目結合申請人在製備鐵電體（多鐵性）材料YMnO3(YMO)和寬禁帶半導體材料GaN的異質結方面的研究基礎，提出對YMO/GaN這種異質結的製備和性質進行進一步研究，並開展YMO作為中間層的p-I-n結構，開拓套用方向。申請人提出了一種全新的製備YMO/GaN異質結的方法，並發現這樣生長的YMO層沒有以前文獻報導的晶格旋轉產生，這種新的製備方法可以有效降低生長時的界面晶格失配和應力。申請人首次進行了鐵電體材料與寬禁帶半導體材料界面漏電機制的分析，得到的結果對於鐵電體器件套用具有重要價值。申請人計畫製備出YMO作為中間層的p-I-n結構，研究這種結構中電、磁、光等多種性質的耦合，以及由此帶來的可能器件套用。
結題摘要
本項目研究了鐵電體材料與寬禁帶半導體材料薄膜和異質結的製備和器件套用可能。我們採用分子束外延方法，生長寬禁帶半導體材料GaN薄膜；採用脈衝雷射沉積，生長了鐵電體YMnO3（YMO）材料薄膜，並製備了這兩種材料的異質結。系統研究了YMO薄膜的生長工藝和後期熱處理工藝對其生長結構取向的影響。利用原子層沉積方法生長了超薄的YMO薄膜，薄膜在GaN襯底上外延生長，同時表現出一定的鐵電性。研究了YMO/GaN異質結的光學，電學性能。利用原子層沉積方法生長了寬禁帶半導體材料ZnO薄膜，研究了各種緩衝層對薄膜取向性能的影響，得到了高質量的非極性面ZnO薄膜材料。在此基礎上，製備了ZnO/YMO/GaN的p-I-n結構，分析了這種結構的電學性能，結果展現出可以用來製備存儲器件和光伏器件的前景。我們研究了非極性ZnO薄膜在各種襯底上的生長，製備了ZnO/GaN以及ZnO/InGaN/GaN異質結，這類異質結可以在很小的驅動電流下有效發光，並且具有單晶片白光發光二極體的潛在套用。製備了鐵電體材料PbZrTiO3（PZT），BaTiO3（BTO）等和GaN以及ZnO的異質結，進行了場效應器件的研究。製備了包括高溫超導體、鐵電體、半導體型超大磁電阻材料三種材料組成的p-I-n結，這種全氧化物p-I-n結展示了很好的整流效應，在此基礎上我們利用微加工成功製備了第一個全氧化物三極體，得到了明顯的放大效應。
