大面积可转移Beta-氧化镓单晶薄膜的制备及性质研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61874067
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0401.半导体材料
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Beta-gallium oxide with wide band-gap and high breakdown field can be made from lost-cost devices such as power devices with high breakdown voltage,deep ultraviolet optoelectronic devices and light emitting devices. Generally the growth substrates of beat-Ga2O3 have expensive cost, poor thermal and electrical conductivities. If the large-area (> 1 inch) epitaxial Ga2O3 single-crystalline thin films are exfoliated from their growth substrates, Ga2O3-based devices will draw much attention. The separation of nanoporous GaN two-layer and distributed Bragg reflector (DBR) thin films from sapphire substrates is easy. Based on such a realization, large-area and transferrable beta-Ga2O3 single-crystalline thin films grown on the nanoporous GaN thin films will be fabricated by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) and post-annealing method. To obtain the optimum growth processing parameters of transferrable beta-Ga2O3 single-crystalline films, the structure and photoelectric properties which are influenced by the growth conditions such as doping concentration and growth temperature will be investigated systemically. The doped properties and mechanism of Sn-doped beta-Ga2O3 films will be evaluated systemically. Schottky barrier diodes (SBDs) of beta-Ga2O3 films will be fabricated as an example. The properties of SBDs such as breakdown voltage, ideality factors, and Schottky barrier height, which can be influenced by the growth conditions, will be discussed systemically. The photoelectric and photoluminescence properties and doping mechanism of beta-Ga2O3 films with rare earth elements will be evaluated systemically. Light emitting devices (LEDs) of beta-Ga2O3 thin films with rare earth elements will be fabricated. The properties of LEDs such as I-V and electroluminescence, which can be influenced by the growth condtions, will be studied systemically. The beta-Ga2O3 single-crystalline films can be transferred to multiple platforms, so this project will be helpful to the research and development of beta-Ga2O3 based devices as well as the integration of them and other photoelectric devices, and provides theory basis and experimental data for their applications.
具有宽带隙、高击穿电场的单晶Beta-氧化镓可制造耐高压功率器件、深紫外光电器件和发光器件。由于生长衬底价格昂贵和导热导电能力差,因此若实现氧化镓薄膜的剥离,势必促进其在相关器件中的应用。课题以纳米多孔GaN薄膜和多孔GaN分布布拉格反射镜(DBR)为衬底,利用其易于剥离的特点,采用MOCVD等方法制备大面积(>1英寸)、可转移的Beta-氧化镓单晶薄膜。系统研究生长和后退火条件对外延膜结构和性质的影响,确定高质量外延膜剥离的最佳制备工艺;研究Sn掺杂的氧化镓薄膜的掺杂性质与机理,并以肖特基势垒二极管为例,研究器件性能与生长条件间的相互关系;研究具有DBR结构、稀土元素掺杂的外延膜的掺杂性质与机理,制备发光器件,研究器件性能与生长条件间的相互关系。由于氧化镓薄膜可转移至多功能平台,因此该项目的开展将有助于氧化镓基器件与其它光电器件的集成,并为这类薄膜的应用提供重要的理论和实验数据。

结项摘要

具有宽带隙、高击穿电场的单晶Beta-氧化镓可制造耐高压功率器件、深紫外光电探测器和发光器件。由于同质外延衬底价格昂贵和导热导电能力差,因此若制备出高质量、导热和导电能力强、价格便宜的异质外延薄膜并实现剥离,势必促进其在相关器件中的应用。为了制备高质量Beta-Ga2O3单晶薄膜并实现转移,我们首先对纳米多孔(NP)GaN和NP-GaN分布布拉格反射镜(DBR)制备及剥离进行了研究。在此基础上,在多孔GaN薄膜(含DBR)、SrTiO3和KTaO3等衬底上异质外延Beta-Ga2O3单晶薄膜及掺杂薄膜,制备出具有晶格结构完整、载流子迁移率高和发光效率高的Beta-Ga2O3单晶薄膜,其主要研究内容如下:(1)首次采用退火技术制备多孔p型GaN外延膜,并异质外延出载流子迁移率高(40 cm2 V-1 s-1)、晶格结构完整的、高质量Ta掺杂Beta-Ga2O3单晶薄膜(MOCVD技术),有其所制备的自驱动深紫外光电探测器最大光电响应度可达8.67 A/W;(2)首次采用MOCVD和电化学刻蚀技术制备出晶格结构完整的、大面积可转移的Beta-Ga2O3单晶薄膜,有其所制备的日盲探测器最大光响应度为130mA/W@2V;(3)采用电化学刻蚀技术制备出高反射率(> 99%)的多孔GaN DBR和反射率高(>80%)、可转移的DBR镜,并异质外延生长出Eu掺杂Ga2O3单晶薄膜(PLD技术),其发光强度为参比薄膜的20倍。在此基础上,实现具有DBR镜的Beta-Ga2O3单晶薄膜的大面积转移,其发光强度呈现较明显的增强;(4)采用电化学刻蚀和PLD外延生长技术在纳米多孔GaN薄膜上外延晶格结构完整的Er掺杂Beta-Ga2O3单晶薄膜。与参比薄膜相比,生长在多孔GaN衬底上单晶薄膜的发光强度增加了2倍;(5)采用MOCVD技术在SrTiO3和KTaO3衬底外延出晶格结构完整、载流子浓度(1015-1018 cm-3)可调Beta-Ga2O3(100)单晶薄膜;(6)明确了上述单晶薄膜的外延生长机制、导电机理和发光机制。该项目的开展将有助于提升我国Ga2O3单晶薄膜的制备技术,并为这类薄膜的应用提供重要的理论和实验数据。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Effect of Ta doping on the properties of β-Ga2O3 heteroepitaxial films prepared on KTaO3(100) substrates
Ta掺杂对KTaO3(100)衬底上β-Ga2O3异质外延薄膜性能的影响
  • DOI:
    10.1007/s10854-020-05015-w
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    Journal of Materials Science: Materials in Electronics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Di Wang;Hongdi Xiao;Yong Le;Caina Luan;Jin Ma
  • 通讯作者:
    Jin Ma
Solar-blind ultraviolet photodetectors based on Ta-doped β-Ga2O3 heteroepitaxial films
基于Ta掺杂β-Ga2O3异质外延薄膜的日盲紫外光电探测器
  • DOI:
    10.1016/j.optmat.2022.112491
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
    Optical Materials
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Di Wang;Xiaochen Ma;Rongrong Chen;Yong Le;Biao Zhang;Hongdi Xiao;Caina Luan;Jin Ma
  • 通讯作者:
    Jin Ma
Pores in p-type GaN by annealing under nitrogen atmosphere: formation and photodetector
氮气氛下退火产生的 p 型 GaN 孔隙:形成和光电探测器
  • DOI:
    10.1007/s10853-021-06632-4
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
    Journal of Materials Science
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Rongrong Chen;Jie Liu;Bo Feng;Hongyan Zhu;Di Wang;Caina Luan;Jin Ma;Lei Zhang;Hongdi Xiao
  • 通讯作者:
    Hongdi Xiao
Ta-doped epitaxial β-Ga2O3 films deposited on SrTiO3(100) substrates by MOCVD
通过 MOCVD 在 SrTiO3(100) 衬底上沉积 Ta 掺杂外延 β-Ga2O3 薄膜
  • DOI:
    10.1016/j.mssp.2021.105749
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Materials Science in Semiconductor Processing
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Di Wang;Xiaochen Ma;Hongdi Xiao;Yong Le;Jin Ma
  • 通讯作者:
    Jin Ma
Preparation of large-area, high quality, free-standing GaN distributed Bragg reflectors
大面积、高质量、独立式GaN分布式布拉格反射器的制备
  • DOI:
    10.1016/j.matlet.2021.131621
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Materials Letters
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Jie Liu;Yuan Yu;Xiaokun Yang;Rongrong Chen;Caina Luan;Feng Jiang;Hongdi Xiao
  • 通讯作者:
    Hongdi Xiao

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

肖洪地的其他基金

具有纳米空腔的大面积柔性GaN基LED的制备及特性研究
  • 批准号:
    61376069
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码