介电/半导体集成薄膜的分子束外延生长与界面控制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    50932002
  • 项目类别：
    重点项目
  • 资助金额：
    200.0万
  • 负责人：
    李言荣
  • 依托单位：
    电子科技大学
  • 学科分类：
    E0206.功能陶瓷
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2013-12-31

项目摘要

本项目以微波功率器件为背景，采用反应分子束外延技术，将铁电材料与GaN进行集成。建立起铁电/GaN异质结物理模型，计算铁电/GaN异质界面能带结构及载流子输运特性，揭示出铁电薄膜与半导体之间相互作用的物理本质；在系统研究铁电/GaN集成薄膜外延生长动力学的基础上，重点探索铁电/GaN界面结构的演化规律及其控制方法，通过缓冲层的变化调控铁电/GaN界面态密度，在铁电/GaN界面实现高浓度二维电子气；以铁电极化搀杂HEMT器件为原型，探索铁电与半导体之间的调制耦合效应，重点研究铁电薄膜对半导体载流子输运特性的影响规律，掌握铁电/GaN异质结二维电子气的应用原理。本项目研究不仅将直接为微波功率器件研制提供一条全新的思路，从而导致新一代功率电子器件的诞生，还可进一步扩展到压电、热释电等其它极性介电材料与GaN的集成，为声、光、热单片集成阵列传感器研制提供材料基础，从而实现全集成多模探测。

结项摘要

介电功能材料和半导体材料已成为各种电子器件中使用最为普遍、最具代表性的两类典型电子材料。随着电子信息系统向体积更小、功能更多、性能更强的方向发展，电子材料的薄膜化与集成化已成为主要的发展趋势。因此，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。本项目以微波功率器件为背景，采用反应分子束外延技术，将铁电材料与GaN 进行集成，研究探索两类材料的性能耦合机理、界面可控生长以及新效应和新性能在集成器件中的应用。经过四年的研究，取得了一系列的研究成果。首先我们采用第一性原理与电荷控制模型的联合自洽求解方法，计算出铁电/GaN 异质界面能带结构及载流子输运特性，发现了铁电薄膜与半导体之间相互作用的物理本质；其次在系统研究铁电/GaN集成薄膜外延生长动力学的基础上，发现了铁电/GaN 界面结构的演化规律及其控制方法，在研究中针对两类典型的介电薄膜材料立方对称SrTiO3和六方LiNbO3与GaN的生长控制，通过纳米缓冲层的调控,实现了低界面态密度的介电/GaN的生长制备。对于STO/GaN结构，采用TiO2/MgO纳米组合缓冲层方法，实现了立方对称铁电薄膜的可控生长；对于六方对称的LN/GaN结构，采用纳米自缓冲方法，得到外延生长的LN薄膜。最后，通过集成器件制备工艺方法的研究，得到与半导体工艺相兼容的方法，研究制备出以极化电荷调制的HEMT器件，并发现了常关态的GaN基增强型特征。.通过研究，本项目在国内外的期刊上共计发表论文32篇，其中英文论文29篇（APL两篇，JAP六篇）；申请中国发明专利六项，已经获得授权三项。此外，项目研究人员在国内外学术会议上，做大会邀请报告和分会邀请报告十多次。.因此本项目研究，不仅为高性能电子器件的研制提供了新的思路、新的方法和新材料结构，也将会进一步推动电子系统单片集成化的快速发展。

项目成果

期刊论文数量（28）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（0）
Fabrication and electrical properties of LiNbO3/ZnO/n-Si heterojunction
LiNbO3/ZnO/n-Si异质结的制备及电学性能
  • DOI：
    10.1063/1.4800705
  • 发表时间：
    2013-04
  • 期刊：
    AIP Advances
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    Hao, Lanzhong;Li, Yanrong;Zhu, Jun;Wu, Zhipeng;Deng, Jie;Liu, Xingzhao;Zhang, Wanli
  • 通讯作者：
    Zhang, Wanli
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.
The modulation effects of charged dielectric thin films on two-dimensional electron gas in AlGaN/GaN heterostructure
AlGaN/GaN异质结构中带电介电薄膜对二维电子气的调制效应
  • DOI：
    10.1063/1.4812220
  • 发表时间：
    2013-07
  • 期刊：
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Liu, Xingzhao;Chen, Chao;Zhu, Jun;Zhang, Wanli;Li, Yanrong
  • 通讯作者：
    Li, Yanrong
Trapping properties of LiNbO3/AlGaN/GaN metal-ferroelectric-semiconductor heterostructure characterized by temperature dependent conductance measurements
通过温度相关电导测量表征 LiNbO3/AlGaN/GaN 金属铁电半导体异质结构的捕获特性
  • DOI：
    10.1063/1.3374689
  • 发表时间：
    2010-04
  • 期刊：
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Zeng, Huizhong;Hao, Lanzhong;Luo, Wenbo;Liao, Xiuwei;Huang, Wen;Lin, Yuan;Li, Yanrong
  • 通讯作者：
    Li, Yanrong
GaN基底上集成介电薄膜材料的生长方法研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    中国材料进展
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李言荣;朱俊;罗文博;张万里;刘兴钊
  • 通讯作者：
    刘兴钊

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其他文献

双面高温超导带材研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    中国材料进展
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  • 作者：
    赵晓辉;陶伯万;熊杰;刘兴钊;李言荣
  • 通讯作者：
    李言荣
Correlation between grain size
晶粒尺寸之间的相关性
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  • 发表时间：
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  • 作者：
    何世明;李言荣;刘兴钊;陶伯万
  • 通讯作者：
    陶伯万
生长温度对PLD原位生长SrTiO3薄
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    功能材料 36, 246-249, (2005)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    何世明;李言荣;刘兴钊;陶伯万
  • 通讯作者：
    陶伯万
钛酸铋钠掺杂对BaTiO3-Nb2O5-ZnO系统介电性能的影响
BaTiO3-Nb2O5-ZnO系统电源的性能影响
  • DOI：
    10.3724/sp.j.1077.2008.00267
  • 发表时间：
    2008
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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    杜. Min;张树人;李言荣
  • 通讯作者：
    李言荣
基于非线性介电薄膜的电调滤波器
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    功能材料与器件学报 12, 299-302, (2006)(本文描述了STO薄膜非线性介电性质的微波应用，重点描述了压控滤波器的设计)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    吴达军;何世明;刘兴钊;李言荣
  • 通讯作者：
    李言荣

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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