锗锡合金中锡的迁移动力学研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61774143
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    67.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0401.半导体材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Combining the photonic technology and mature microelectronic technology together, Si-based optoelectronics has comprehensive application prospect in optical communication, optical connection and sensing. The Si-based laser compatible with the CMOS processing is still not realized. It becomes the biggest obstruction for the development of Si optoelectronics. GeSn alloy is a novel group-four semiconductor. When the Sn composition is larger than 8%, GeSn will transform from indirect to direct energy band. So, GeSn is considered as the key material for Si-based laser. But it is very difficult to grow GeSn with high Sn composition and high crystalline quality simultaneously. In this project, we propose to treat the as-grown GeSn by annealing, via the segregation or diffusion of the Sn in the GeSn alloy to form GeSn alloy luminescence material with high Sn composition and high quality. The migration dynamics of Sn in GeSn will be studied and the migration rule will be ascertained. The effect of the defect and strain to the Sn migration will be researched and the method will be obtained to control the Sn migration. According to the research, GeSn alloy with direct energy bandgap will be formed and the energy structure and luminescence properties will be studied. Using the formed GeSn alloy material, GeSn light emission devices will be fabricated.
硅基光电子学将光子学技术与成熟的微电子技术融合,在光通信、光互连、光传感等领域有广泛应用前景。与CMOS工艺兼容的硅基激光器是制约硅基光电子发展的最大障碍。GeSn合金是近年研究最热门的四族半导体材料,当Sn组分达到约8%以上时,GeSn将由间接带隙转变为直接带隙材料,被认为是硅基激光器的希望。然而,要实现高组分同时保持高的晶体质量具有很大挑战。课题提出通过对外延生长的GeSn材料进行后续退火等处理方式,利用Sn在GeSn中的凝聚或者扩散过程,制备高质量高Sn组分的GeSn合金量子结构发光材料。课题将研究GeSn合金中Sn的迁移动力学过程,研究GeSn中的缺陷和应变的引入对Sn迁移的影响,探明Sn的迁移规律;掌握控制Sn迁移的有效方法;制备出高Sn组分同时晶体质量优良的GeSn直接带隙材料,研究其能带结构和发光特性;用制备的材料试制GeSn高效发光器件。

结项摘要

硅基光电子学将光子学技术与成熟的微电子技术融合,在光通信、光互连、光传感等领域有广泛应用前景。与CMOS工艺兼容的硅基激光器是制约硅基光电子发展的最大障碍。GeSn合金是近年研究最热门的四族半导体材料,当Sn组分达到约8%以上时,GeSn将由间接带隙转变为直接带隙材料,被认为是硅基激光器的希望。然而,要实现高组分同时保持高的晶体质量具有很大挑战。课题研究了分子束外延GeSn合金、锡自催化生长GeSn材料、快速熔融法生长GeSn材料,重点研究GeSn合金中Sn的迁移动力学过程,基本探明了Sn的迁移规律,掌握了控制Sn迁移的有效方法,制备出了Sn组分达20%的GeSn合金材料。研制出了GeSn/Ge多量子阱波导结构室温工作高效发光器件,GeSn量子阱中Sn组分为9%,发光波长为2160纳米,电流密度200KA/cm2时输出光功率为2微瓦。我们还研制出了 Ge1-xSnx/Si0.1Ge0.85Sn0.05 (x =7.3%和8.5%)多量子阱面发射发光二极管,发光波长分别为1980纳米和2060纳米。这些研究结果为硅基激光器的实现打下了良好基础。

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(1)
专利数量(4)
Highly Enhanced SWIR Image Sensors Based on Ge1-xSnx-Graphene Heterostructure Photodetector
基于Ge1-xSnx-石墨烯异质结构光电探测器的高度增强型短波红外图像传感器
  • DOI:
    10.1021/acsphotonics.8b01731
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Photonics
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Yang Fan;Yu Kai;Cong Hui;Xue Chunlai;Cheng Buwen;Wang Nan;Zhou Lin;Liu Zhi;Wang Qiming
  • 通讯作者:
    Wang Qiming
Horizontal GeSn/Ge multi-quantum-well ridge waveguide LEDs on silicon substrates
硅衬底上的水平 GeSn/Ge 多量子阱脊形波导 LED
  • DOI:
    10.1364/prj.386996
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Photonics Research
  • 影响因子:
    7.6
  • 作者:
    Peng Linzhi;Li Xiuli;Liu Zhi;Liu Xiangquan;Zheng Jun;Xu Chunlai;Zuo Yuhua;Cheng Buwen
  • 通讯作者:
    Cheng Buwen
Electrical characteristics of ohmic contact on n-type in situ doped GeSiSn
n型原位掺杂GeSiSn欧姆接触电学特性
  • DOI:
    10.7567/jjap.57.106504
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Japanese Journal of Applied Physics
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Zhang Yongwang;Zheng Jun;Liu Zhi;Xue Chunlai;Li Chuanbo;Zuo Yuhua;Cheng Buwen;Wang Qiming
  • 通讯作者:
    Wang Qiming
Growth of single crystalline GePb film on Ge substrate by magnetron sputtering epitaxy
磁控溅射外延在Ge衬底上生长单晶GePb薄膜
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2019.01.163
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Liu Xiangquan;Zheng Jun;Zhou Lin;Liu Zhi;Zuo Yuhua;Xue Chunlai;Cheng Buwen
  • 通讯作者:
    Cheng Buwen
Epitaxial growth and characterization of Ge(1-x-y)Sn(x)Pb(y )ternary alloys
Ge(1-x-y)Sn(x)Pb(y)三元合金的外延生长及表征
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2020.154505
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Liu Xiangquan;Zheng Jun;Li Mingming;Peng Linzhi;Wang Nan;Li Xiuli;Zuo Yuhua;Liu Zhi;Xue Chunlai;Cheng Buwen
  • 通讯作者:
    Cheng Buwen

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其他文献

Infrared response of lateral PIN structure of high titanium doping Silicon-on-Insulator material
高钛掺杂绝缘体上硅材料横向PIN结构的红外响应
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  • 期刊:
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  • 作者:
    马志华;曹权;左玉华;郑军;薛春来;成步文;王启明
  • 通讯作者:
    王启明
超薄阳极氧化铝模板的制备
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    微细加工技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    成步文
  • 通讯作者:
    成步文
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
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  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    苏少坚;汪巍;张广泽;胡炜玄;白安琪;薛春来;左玉华;成步文;王启明
  • 通讯作者:
    王启明
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重掺杂硼对应变 SiGe 层带隙变窄的影响
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  • 期刊:
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  • 作者:
    成步文
  • 通讯作者:
    成步文
硅基锗材料的外延生长及其应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国集成电路
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    聂辉文;成步文
  • 通讯作者:
    成步文

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成步文的其他基金

固-气混合分子束外延生长GeSn合金材料动力学研究
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    面上项目

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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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