硅基中红外InAsSb纳米线无催化剂可控生长及光电子器件

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11504415
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2206.微纳光学与光子学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Semiconductor nanowires are leading candidates for future applications in a wide variety of electronic, photonic, and sensing devices. III-V compound semiconductor nanowires have a number of potential physical advantages over elemental semiconductor nanowires including high mobility and direct bandgap. Furthermore, the magnitude of the bandgap can be modulated by exploiting ternary compound semiconductors, allowing the creation of heterostructure nanowires with selective optical energies. .One of the most intriguing features of semiconductor nanowires is the ability to realize epitaxial growth of material combinations not realized in bulk or layer growth. Of particular interest is the growth of group III-V semiconductors on Si substrate, exploiting the mature Si technology, the ability of large substrates in combination with the superior optoelectronic and electronic properties of III-V compounds. Metal seed particles are widely used for nanowire growth, preferentially Au nanoparticles. For the integration with Si technology, this is problematic due to Au forming deep level traps in Si. Therefore, several growth schemes avoiding foreign metal seed particles have been developed. A variety of mechanisms of catalyst-free growth have been suggested, but surprisingly little systematic work has been performed to establish these mechanism firmly, and more importantly, to determine the actual relevant one for wire nucleation. Here, we propose the catalyst-free InAsSb direct epitaxial growth mechanism on GaAs/Si virtual substrate for mid-IR applications, which can be used as highly integrated, low cost Si-based mid-IR photonic devices, such as lasers and photodetectors.
半导体纳米线在电子、光电子以及传感器件中有着广泛的应用前景。III-V族半导体纳米线因其具有高发光效率(直接带隙发光)和高电子迁移两个优点而备受关注。通过改变III-V族纳米线的组分,可以调节其带隙的宽度,从而可以实现不同光谱波段的应用。半导体纳米线另一个迷人的特点是可以实现不同材料的混合外延生长,而这是普通薄膜材料所很难达到的。然而传统的纳米线生长需要用到金属催化剂,金属催化剂如金的使用会形成深能级陷阱,污染半导体纳米线,从而严重影响光电子器件的性能。因此纳米线的无催化剂外延生长就显得极为重要。本项目拟探索无催化剂的InAsSb纳米线在GaAs衬底上的高质量外延生长,在实现了此目标的情况下,利用申请人之前硅基GaAs高质量外延生长的丰富经验,进一步实现无催化剂InAsSb纳米线在硅衬底上的高质量生长。该研究工作的顺利开展和完成将推动硅基中红外光电子器件大规模集成的发展。

结项摘要

该项目执行期间,世界范围内首次利用分子束外延生长在GaAs(100)衬底上实现了InAs和InAsSb纳米线的无催化剂水平生长,该创新生长方式解决了GaAs(111)和Si(111)衬底上构造InAs和InAsSb纳米线时堆垛层错的问题。 利用氧等离子表面处理技术,首次实现InAs纳米线在GaAs(100)衬底上在[1-10]方向的自形核外延生长,以及InAsSb纳米线在GaAs(100)衬底上在[110]方向的自组装外延生长,从而抑制了Si(111)和GaAs(111)衬底上竖直生长纳米线的堆垛层错问题。通过对该InAs和InAsSb纳米线进行荧光光谱表征,获得室温1.6um以及1.9um波长的宽谱强发光。并同时实现了GaAs(100)图形衬底上高质量AlAs/GaAs/AlAs和GaAs/InGaAs/GaAs核壳纳米线的水平选择性定位生长。该成果为未来III-V族红外以及中红外纳米线定位大面积外延制备打下了重要的基础。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Enhanced optical Kerr nonlinearity of graphene/Si hybrid waveguide
石墨烯/硅混合波导的增强光学克尔非线性
  • DOI:
    10.1063/1.5064832
  • 发表时间:
    2019-02-18
  • 期刊:
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Feng, Qi;Cong, Hui;Zhang, Jianjun
  • 通讯作者:
    Zhang, Jianjun
InAs QDs on (111)-faceted Si (001) hollow substrates with strong emission at 1300 nm and 1550 nm
(111) 面 Si (001) 空心基板上的 InAs 量子点在 1300 nm 和 1550 nm 处具有强发射
  • DOI:
    10.1063/1.5043169
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Wei Wen-Qi;Wang Jian-Huan;Zhang Bin;Zhang Jie-Yin;Wang Hai-Ling;Feng Qi;Xu Hong-Xing;Wang Ting;Zhang Jian-Jun
  • 通讯作者:
    Zhang Jian-Jun
O-Band and C/L-Band III-V Quantum Dot Lasers Monolithically Grown on Ge and Si Substrate
在 Ge 和 Si 衬底上单片生长的 O 波段和 C/L 波段 III-V 量子点激光器
  • DOI:
    10.3390/app9030385
  • 发表时间:
    2019-02-01
  • 期刊:
    APPLIED SCIENCES-BASEL
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Feng, Qi;Wei, Wenqi;Zhang, Jianjun
  • 通讯作者:
    Zhang, Jianjun
C/L-band emission of InAs QDs monolithically grown on Ge substrate
Ge 衬底上单片生长的 InAs 量子点的 C/L 波段发射
  • DOI:
    10.1364/ome.7.002955
  • 发表时间:
    2017-08
  • 期刊:
    Optical Materials Express
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Wei Wen-Qi;Wang Jian-Huan;Gong Yue;Shi Jin-An;Gu Lin;Xu Hong-Xing;Wang Ting;Zhang Jian-Jun
  • 通讯作者:
    Zhang Jian-Jun
Catalyst-free growth of lateral InAs nanowires
横向 InAs 纳米线的无催化剂生长
  • DOI:
    10.1016/j.jcrysgro.2018.06.025
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Crystal Growth
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Wang Hailing;Wei Wenqi;Wang Jianhuan;Feng Qi;Wu Shiyao;Yang Huaixin;Xu Xiulai;Wang Ting;Zhang Jianjun
  • 通讯作者:
    Zhang Jianjun

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其他文献

致密油/凝析油中的轻烃地球化学特征———以美国伍德福德-密西西比油气区带为例
  • DOI:
    10.6056/dkyqt202004006
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张冬琳;Matthew Coffey;唐友军;王霆
  • 通讯作者:
    王霆
遗传性对称性色素异常症一家系ADAR1基因突变检测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国麻风皮肤病杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高杰;崔红宙;王霆;郭书萍
  • 通讯作者:
    郭书萍
西藏文布当桑二叠系- 三叠系界线剖面碳酸 盐岩碳氧同位素异常研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王霆
-环糊精/木粉接枝共聚物对Pb(Ⅱ)的吸附动力学和热力学研究
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    司红燕;李斌;王霆;徐祖伟;林立
  • 通讯作者:
    林立
隧道火灾时空温度场小波分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    防灾减灾工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁蓬莱;王霆;张巍
  • 通讯作者:
    张巍

其他文献

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王霆的其他基金

硅基外延多波长半导体激光器阵列
  • 批准号:
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SOI基嵌入式InAs量子点激光器的制备与集成
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    2019
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
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相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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