组分渐变的GaAsSb纳米线生长及其高速单载流子传输特性研究

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项目介绍
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基本信息

  • 批准号：
    61704011
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    王登魁
  • 依托单位：
    长春理工大学
  • 学科分类：
    F0401.半导体材料
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

With the development of high speed laser communication, the photodetector cannot meet current requirements of miniaturization and high speed. The research of high speed nanowire photodetector is of great significance. However, slow response speed is the bottleneck that hinders the development of nanowire photodetector. So, we propose the high speed uni-traveling carriers in nanowire photodetector to solve the problem. In this project, we carry out the research of “The growth and high speed uni-traveling carrier properties of component gradient GaAsSb nanowires” from two aspects, ie. realizing uni-traveling carriers and improving the transmission performance of electrons. Through designing the energy band structure of GaAs/GaAsSb/GaSb nanowires and modifying the properties of carriers, the electrons will transfer in conduction band of GaAsSb/GaSb, the holes will relax in valence band of GaAsSb/GaAs. Then, the properties of uni-traveling carriers can be realized, which will improve the response speed of photodetector. By adjusting the band offsets properties of component gradient GaAsSb, the slope conduction band can be obtained. Under the action of built-in electric field, the transmission speed of electrons in absorb layer can be increased. Finally, the high speed uni-traveling carriers properties of GaAsSb based nanowire photodetector could be obtained. Our work laid foundation of the research of nanowire high speed photodetector.
随着激光通讯的发展，探测器已经无法满足当前对微型化和高速化的要求，因此，开展高速纳米线探测器的研究具有重要意义。目前，响应速度是阻碍纳米线探测器发展的瓶颈。针对该问题，本项目在纳米线探测器中提出高速单载流子传输的思想来提高探测器响应速度，从实现单载流子传输和提高电子传输性能两个方面开展“组分渐变的GaAsSb纳米线生长及其高速单载流子传输特性研究”的工作。通过调节GaAs/GaAsSb/GaSb纳米线能带结构，改变载流子传输特性，使电子作为单一载流子在GaAsSb/GaSb的导带传输，空穴在GaAsSb/GaAs的价带弛豫，从而实现单载流子传输，提高探测器的响应速度；通过调控组分渐变GaAsSb的带阶特性，获得倾斜的导带结构，在内建电场的作用下，提高电子在吸收层中的传输速度。最终实现GaAsSb基纳米线探测器的高速单载流子传输，为高速纳米线探测器的研究奠定基础。

结项摘要

本项目开展了“组分渐变的GaAsSb纳米线生长及其高速单载流子传输特性研究”的工作，从GaAsSb基纳米线的外延生长及其低维光电探测器件制备两方面来实施。采用分子束外延技术生长了高质量的GaAs纳米线、GaAs/组分渐变GaAsSb纳米线、GaAs/组分渐变GaAsSb/GaSb纳米线、GaAs/AlGaAs核壳纳米线和GaAs/GaAsSb/GaAs量子阱纳米线等结构。通过对衬底氧化层刻蚀，实现了纳米线直径、密度和垂直度的控制；并通过Sb束流控制技术，实现了组分渐变GaAsSb的可控生长。采用电子束光刻技术制备了GaAs纳米线探测器、GaAs纳米线/GaAs二维非层状片混合维度探测器和GaAs/高Sb组分GaAsSb/组分渐变GaAsSb纳米线雪崩探测器等器件;利用钝化、掺杂、少子传输通道和雪崩效应等技术，实现了GaAsSb基纳米线探测器的快速响应和高响应度特性。本项目为高性能低维光电探测器的开发提供了重要思路。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
Influence of the depletion region in GaAs/AlGaAs quantum well nanowire photodetector
GaAs/AlGaAs量子阱纳米线光电探测器中耗尽区的影响
  • DOI：
    10.1088/1361-6528/aba02c
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Nanotechnology
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Zhu Xiaotian;Lin Fengyuan;Chen Xiaoyao;Zhang Zhihong;Chen Xue;Wang Dengkui;Tang Jilong;Fang Xuan;Fang Dan;Liao Lei;Wei Zhipeng
  • 通讯作者：
    Wei Zhipeng
Photoresponse improvement of mixed-dimensional 1D-2D GaAs photodetectors by incorporating constructive interface states
通过结合相长界面态改善混合维 1D-2D GaAs 光电探测器的光响应
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Nanoscale
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Wang Dengkui;Chen Xue;Fang Xuan;Tang Jilong;Lin Fengyuan;Wang Xinwei;Liu Guanlin;Liao Lei;Ho Johnny C;Wei Zhipeng
  • 通讯作者：
    Wei Zhipeng
Structural and spectroscopy characterization of coaxial GaAs/GaAsSb/GaAs single quantum well nanowires fabricated by molecular beam epitaxy
分子束外延同轴GaAs/GaAsSb/GaAs单量子阱纳米线的结构和光谱表征
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    CrystEngComm
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    张健;唐吉龙;亢玉彬;林逢源;房丹;王登魁;方铉;王晓华;魏志鹏
  • 通讯作者：
    魏志鹏
Enhanced Photoresponsivity of a GaAs Nanowire Metal-Semiconductor-Metal Photodetector by Adjusting the Fermi Level
通过调整费米能级增强砷化镓纳米线金属-半导体-金属光电探测器的光响应性
  • DOI：
    10.1021/acsami.9b07891
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Chen Xue;Wang Dengkui;Wang Tuo;Yang Zhenyu;Zou Xuming;Wang Peng;Luo Wenjin;Li Qing;Liao Lei;Hu Weida;Wei Zhipeng
  • 通讯作者：
    Wei Zhipeng
High density GaAs nanowire arrays through substrate processing engineering
通过衬底加工工程实现高密度砷化镓纳米线阵列
  • DOI：
    10.1007/s00127-020-01966-x
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Materials Research Express
  • 影响因子：
    2.3
  • 作者：
    Kang Yubin;Tang Jilong;Wang Penghua;Lin Fengyuan;Fang Xuan;Fang Dan;Wang Dengkui;Wang Xiaohua;Wei Zhipeng
  • 通讯作者：
    Wei Zhipeng

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其他文献

Brief Review of Epitaxy and Emission Properties of GaSb and Related Semiconductors
GaSb及相关半导体的外延和发射特性简述
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    crystals
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    牛守柱;魏志鹏;方铉;王登魁;王新伟;高娴;陈锐
  • 通讯作者：
    陈锐
ZnO纳米线表面改性及其光学性质
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    中国激光
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    胡颖;李浩林;王登魁;贾慧民;魏志鹏;王晓华;方铉;房丹;王新伟
  • 通讯作者：
    王新伟
Effect of rapid thermal annealing on the optical properties of GaAsSb alloys
快速热退火对GaAsSb合金光学性能的影响
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  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    OPTICAL MATERIALS EXPRESS
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    高娴;魏志鹏;方铉;唐吉龙;房丹;王登魁;楚学影;李金华;马晓辉;王晓华;陈锐
  • 通讯作者：
    陈锐
高应变 InxGa1-xAs 薄膜的结晶质量及光学特性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    中国激光
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    亢玉彬;唐吉龙;张健;方铉;房丹;王登魁;林逢源;魏志鹏
  • 通讯作者：
    魏志鹏
低噪声InGaAsInP 雪崩光电二极管的模拟分析
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    中国激光
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    崔星宇;林逢源;张志宏;唐吉龙;方铉;房丹;王登魁;李科学;魏志鹏
  • 通讯作者：
    魏志鹏

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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