我國ZnO基材料與器件研究獲重要進(jìn)展

日前，由中科院長春光機(jī)所任首席單位，中科院物理所、半導(dǎo)體所、福建物構(gòu)所、上海光機(jī)所和中國科技大學(xué)共同承擔(dān)的中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目“ZnO基材料、器件的相關(guān)物理問題研究”在北京通過驗(yàn)收。

該項(xiàng)目初步解決了制約我國ZnO光電子器件發(fā)展的瓶頸問題，對提升我國在這一研究領(lǐng)域的國際地位，把我國半導(dǎo)體材料發(fā)展成為具有國際競爭力的新興產(chǎn)業(yè)具有重大意義。

據(jù)了解，ZnO是一種直接帶隙的寬禁帶半導(dǎo)體材料，室溫下能帶寬度為3.37 eV，并具有高達(dá)60 meV激子束縛能。

ZnO被認(rèn)為是制備高效紫外發(fā)光二極管、激光二極管、紫外探測器等器件的重要材料，在半導(dǎo)體照明工程、導(dǎo)彈預(yù)警、信息顯示、光通訊等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。

基于ZnO潛在的應(yīng)用前景，2006年中科院基礎(chǔ)科學(xué)局集合長春光機(jī)所等全院ZnO研究方面的優(yōu)勢團(tuán)隊(duì)，組織了這一重要方向項(xiàng)目，重點(diǎn)針對ZnO研究存在的p型摻雜、高質(zhì)量單晶薄膜、單晶襯底等瓶頸問題，從基本物理問題入手開展深入研究。

經(jīng)過4年多的刻苦攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)取得了一系列創(chuàng)新性研究成果:采用等離子體處理和低溫緩沖層方法，在藍(lán)寶石襯底上制備出高質(zhì)量、原子級平整的ZnO單晶薄膜;通過控制N的摻雜形態(tài)制備出N摻雜的p型ZnO薄膜，并通過引入Li－N鍵合方法，提高了受主摻雜穩(wěn)定性;實(shí)現(xiàn)了ZnO同質(zhì)結(jié)室溫藍(lán)紫色電致發(fā)光，在國際上首次在室溫下觀測到低閾值ZnO薄膜異質(zhì)結(jié)的電泵浦受激發(fā)射。

此外，團(tuán)隊(duì)的科研成果還有:發(fā)明了精確控制Mg束流的方法及抑制相分離的模板法，生長出帶隙可控的MgZnO薄膜，研制出MgZnO基全日盲紫外探測原型器件;采用水熱法生長出大尺寸、低位錯(cuò)密度的無色ZnO單晶;通過第一性原理的計(jì)算，系統(tǒng)研究了ZnO受主雜質(zhì)的電離能和穩(wěn)定性，提出了ZnO實(shí)現(xiàn)p型摻雜的實(shí)驗(yàn)方法。

同時(shí)，結(jié)合該項(xiàng)研究工作，發(fā)表SCI論文171篇，申請國家發(fā)明專利30項(xiàng)，授權(quán)國家發(fā)明專利27項(xiàng)，授權(quán)美國發(fā)明專利1項(xiàng)，獲得省部級科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)。

(摘自中國化工信息網(wǎng))