Nanoscale Optoelectronics with Polarization and Bandgap Engineered Nitride Nanowire/Silicon Heterostructures

具有偏振和带隙工程氮化物纳米线/硅异质结构的纳米级光电器件

基本信息

  • 批准号:
    0907583
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-07-01 至 2013-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Technical. This project addresses growth and optoelectronic properties of optically active III-V Nitride nanowire semiconductor heterostructures on silicon substrates. Based on the fundamental studies and combination of polarization and bandgap engineering, demonstration of ultraviolet and visible light emitters and detectors integrated with silicon substrates is expected. Nanowires will be grown without foreign metal catalyst particles, and the underlying silicon substrate will be used to tunnel-inject holes into the III-V nitride nanowires that are difficult to dope p-type with traditional acceptor dopants. Through the wide range of bandgaps viable with AlInGaN alloys, multicolor detectors and emitters will be grown and characterized. A major part of the pro-ject involves structures where the nanowires do not need to be broken off (or 'harvested'), but to exploit the intrinsic structure to develop applications that are not easily achievable either with III-V nitride thin films, or with silicon alone. These hybrid heterostructures provide advantages of dissimilar materials without the constraint of lattice-matching. Non-Technical. The project addresses fundamental research issues in a topical area of electronic/photonic materials science having technological relevance. The project will involve undergraduate students during the academic semesters as well as the summer. Theoretically oriented students will be involved in the project at the level of simulations of band diagrams and device structures. Experimentally inclined students will be involved at the level of fabrication of nanowire/silicon devices and their characterization. They will work directly with graduate students and the PIs by attending meetings and presenting their work. Depending on the results, the undergraduate students will be encouraged to publish their work. The project will result in the training of graduate students in a forefront area of nanoelectronics. Additional to expanding the existing outreach programs that the PIs are managing, two new activities are proposed with a special focus on under-represented groups: 1) experimental demonstration of nanoscale scanning probe techniques at the Expanding Your Horizon workshops where young school girls gather for their early exposure to how science and technology are employed in various careers, and 2) re-search projects designed for women undergraduate students under the Dual Degree Program at St. Mary's College. The dissemination of research results by publications and presentations at conferences, and its inclusion in courses taught by the investigators will ensure the outreach of the research proposed to the widest possible audience.
技术的。该项目致力于研究硅衬底上光学活性 III-V 族氮化物纳米线半导体异质结构的生长和光电特性。基于偏振和带隙工程的基础研究和结合,预计将展示与硅衬底集成的紫外和可见光发射器和探测器。纳米线将在没有外来金属催化剂颗粒的情况下生长,并且下面的硅衬底将用于将空穴隧道注入到难以用传统受体掺杂剂进行 p 型掺杂的 III-V 氮化物纳米线中。通过 AlInGaN 合金的宽范围带隙,将生长和表征多色探测器和发射器。该项目的主要部分涉及纳米线不需要折断(或“收获”)的结构,而是利用内在结构来开发使用 III-V 族氮化物薄膜不容易实现的应用,或单独使用硅。这些混合异质结构提供了不同材料的优点,而不受晶格匹配的限制。非技术性。该项目解决具有技术相关性的电子/光子材料科学主题领域的基础研究问题。该项目将在学期和暑假期间让本科生参与。以理论为导向的学生将参与能带图和器件结构模拟级别的项目。有实验倾向的学生将参与纳米线/硅器件的制造及其表征。他们将通过参加会议并展示他们的工作来直接与研究生和 PI 合作。根据结果​​,将鼓励本科生发表他们的作品。该项目将对纳米电子学前沿领域的研究生进行培训。除了扩大 PI 正在管理的现有外展计划之外,还提出了两项​​新活动,特别关注代表性不足的群体:1)在“扩展你的视野”研讨会上进行纳米级扫描探针技术的实验演示,年轻的女学生聚集在研讨会上进行纳米级扫描探针技术的实验演示。尽早接触科学技术如何应用​​于各种职业,以及 2) 在圣玛丽学院双学位项目下为女本科生设计的研究项目。通过出版物和会议上的演讲传播研究成果,并将其纳入研究人员教授的课程中,将确保将拟议的研究推广到尽可能广泛的受众。

项目成果

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