LiNbO3/ZnO异质结构的制备及电学性能

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51102284
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    郝兰众
  • 依托单位：
    中国石油大学（华东）
  • 学科分类：
    E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

由于其在不易失存储领域的巨大潜在应用，铁电-半导体异质结构的研究受到广泛关注。综合考虑制备工艺的兼容性和晶格结构的匹配性，本项目将选用LiNbO3（LNO）铁电材料和ZnO极性半导体制备新型的异质结构-极化耦合体系，并对其微观结构和电学性能进行研究。本项目将重点研究以下三个方面：(1) LNO/ZnO异质结构的制备。主要包括LNO薄膜在ZnO半导体上的生长机理、ZnO的自发极化场对LNO薄膜外延生长和微结构的影响、界面晶格应变的产生及弛豫机理等；(2) LNO/ZnO极化体系的电学性质。以界面极化耦合和铁电极化调制为研究核心，具体包括LNO薄膜的铁电性能、异质结构的电学性能和导电机制等；(3) LNO/ZnO异质体系的微观结构与性能之间的关系，主要包括外延结构、界面特征和电畴结构等。本项目的实施将为深入认识界面耦合效应、探索铁电-半导体集成研究的新领域和研制新型半导体电子器件提供实验指导。

结项摘要

将介电材料以固态薄膜的形式与半导体进行集成已成为当前电子材料研究的前沿和热点之一。利用介电材料的极化等性能对半导体的输运性质进行调制，可诱导和耦合产生新的性能，为新型电子器件的研制提供新思路。本项目针对上述背景选取铌酸锂（LiNbO3，简称LN）铁电薄膜材料与宽禁带半导体ZnO进行集成，构建出不同类型的LN/ZnO异质结构，重点围绕该类集成结构的界面效应和极化调制开展了系统的研究。在本项目研究过程中，已开展的主要研究内容和所取得的主要研究结果如下：. 首先，通过改变薄膜沉积过程中的工艺条件，在Al2O3单晶基片上生长了不同的LN薄膜，并对所制备的LN薄膜的晶格结构进行分析，从而获得了本研究中制备单一C轴LN薄膜的优化工艺条件：在靶基距为30 mm时，基片温度为550 ℃、氧偏压为20 Pa。. 其次，通过在ZnO表面沉积LN铁电薄膜，构建出LN/ZnO双层异质结构，并对其电性能进行研究。研究结果表明：该集成薄膜表现出明显的铁电极化调制效应，其C-V曲线具有明显的逆时针回线特征。随着扫描电压的增加，回线尺寸逐渐增大。当电压达到8V时，回线达到3.3V。在整个扫描范围内，无明显电子注入现象产生。进一步构建界面能带结构，对异质结构的电性能特征进行了阐释。. 再次，利用ZnO纳米层对界面的修饰作用，将LN/ZnO复合薄膜与GaN半导体进行集成。进一步利用掩模层方法，首次研制出一种LN/ZnO/AlGaN/GaN增强型场效应管器件。该器件表现出良好的电性能，最大输出电流为204 mA/mm，最大跨导为46 mS/mm。该项研究内容为发展低功耗GaN逻辑电路提供了一种全新的方法。. 最后，将ZnO纳米层对集成结构的界面控制方法延伸到Si的异质结构中，形成了LN/ZnO/Si集成结构，该集成结构表现出良好的铁电极化调制性能。进一步通过组分、结构与界面控制，首次发现了该集成结构的光电响应开关性能，并利用界面能带结构探讨了该性能的产生和影响机理。. 总之，通过对不同类型LN/ZnO集成结构和原型器件的研究，本项目工作从追求单一材料性能极限的研究转移到集成结构的性能耦合领域，既为研制高密度、低功耗、多功能电子器件提供了新的材料选择，又为实现信息探测、传输和存储等多功能的单片集成发展了新的途径。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Rectifying the Current-Voltage Characteristics of a LiNbO3 Film/GaN Heterojunction
校正 LiNbO3 薄膜/GaN 异质结的电流-电压特性
  • DOI：
    10.1088/0256-307x/28/10/107703
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    Chinese Physics Letters
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Hao Lan-Zhong;Liu Yun-Jie;Zhu Jun;Lei Hua-Wei;Liu Ying-Ying;Tang Zheng-Yu;Zhang Ying;Zhang Wan-Li;Li Yan-Rong
  • 通讯作者：
    Li Yan-Rong
Growth of highly near-c-axis oriented ferroelectric LiNbOsub3/sub film with a ZnO buffer layer
具有 ZnO 缓冲层的高度近 c 轴取向的铁电 LiNbO3 薄膜的生长
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Applied Physics Letters
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Peng You;Chaojing Lu;Wanneng Ye;Lanzhong Hao;Jun Zhu;Yichun Zhou
  • 通讯作者：
    Yichun Zhou
利用ZnO缓冲层在Si上生长择优c轴取向的铁电LiNbOsub3/sub薄膜
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Applied Physics Letters
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    郝兰众
  • 通讯作者：
    郝兰众
Normally-off characteristics of LiNbO3/AlGaN/GaN ferroelectric field-effect transistor
LiNbO3/AlGaN/GaN铁电场效应晶体管的常断特性
  • DOI：
    10.1016/j.tsf.2012.06.040
  • 发表时间：
    2012-07-31
  • 期刊：
    THIN SOLID FILMS
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Hao, L. Z.;Zhu, J.;Li, Y. R.
  • 通讯作者：
    Li, Y. R.
Microstructure and memory characteristics of ferroelectric LiNbO3/ZnO composite thin films on Pt/TiO2/SiO2/Si substrates
Pt/TiO2/SiO2/Si基片铁电LiNbO3/ZnO复合薄膜的微观结构和存储特性
  • DOI：
    10.1016/j.jallcom.2013.12.137
  • 发表时间：
    2014-03-25
  • 期刊：
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Hao, Lanzhong;Li, Yanrong;Zhang, Wanli
  • 通讯作者：
    Zhang, Wanli

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其他文献

MoS2修饰TiO2纳米管阵列光电化学性能研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    无机材料学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    于濂清;黄承兴;张亚萍;董开拓;郝兰众
  • 通讯作者：
    郝兰众
MoS2薄膜制备和表征及光伏器件应用综合 研究型实验设计
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    s实验技术与管理
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    郝兰众;刘云杰;焦志勇;张亚萍;韩治德;薛庆忠
  • 通讯作者：
    薛庆忠
Ag改性TiO2纳米管阵列的光电化学性能研究
  • DOI：
    10.3969/j.issn.1673-5005.2015.03.026
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    中国石油大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    于濂清;张志萍;周小岩;董开拓;郝兰众;张亚萍
  • 通讯作者：
    张亚萍
AgX(Cl,Br)-TiO_2复合材料光电化学研究
  • DOI：
    10.15541/jim20150467
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    无机材料学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张亚萍;张安玉;于濂清;董开拓;李焰;郝兰众
  • 通讯作者：
    郝兰众
MoS2/Si异质薄膜综合实验研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    实验室技术与管理
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘云杰;郝兰众;高 伟;张亚萍;刘伟华
  • 通讯作者：
    刘伟华

其他文献

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郝兰众的其他基金

大面积柔性SnSe/Si异质薄膜的取向生长与高效光电探测性能研究
  • 批准号：
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    2019
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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

        graph TD
          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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