InN基窄带隙半导体材料的加压MOVPE生长与物性研究

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基本信息

  • 批准号：
    61106003
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    30.0万
  • 负责人：
    张源涛
  • 依托单位：
    吉林大学
  • 学科分类：
    F0401.半导体材料
  • 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

在InN的禁带宽度从普遍接受的1.9eV进一步被认定为更窄的带隙值0.64eV之后，近年来InN基材料已逐渐成为III族氮化物半导体材料中的研究热点。但由于InN低的分解温度和高的氮平衡蒸气压，制备高质量InN很困难，特别是通过传统的低压或常压金属有机化合物气相外延（MOVPE）很难达到预定目标。本项目以为可用于光通信系统的InN基红外激光器提供高质量的InN基材料作为目标，提出采用加压MOVPE生长和独特的薄气流层横型炉设计的新方案，通过加大反应室氮分压抑制InN分解，实现InN高温生长和薄膜质量的提高，解决InN与InGaN之间生长温度差异问题，同时开展InN基材料的加压生长机理和材料物性的研究。本项目研究将为制备高质量的InN薄膜和InN/InGaN量子阱结构材料开辟一条新途径，提供InN相关的基本物理参数，有效促进InN基材料在光电器件中的应用和发展。

结项摘要

近年来InN基材料已逐渐成为III族氮化物半导体的研究热点。但由于InN低的分解温度和高的氮平衡蒸气压，制备高质量InN很困难，特别是通过传统的低压或常压MOVPE很难达到预定目标。本项目提出采用加压MOVPE生长的新方案，通过加大反应室氮分压抑制InN分解，实现了InN高温生长和薄膜质量的提高，同时开展了材料物性的研究。.在本项目执行期间，我们做了以下五个方面的研究工作：.第一，加压MOVPE法制备InN薄膜及其特性研究。我们采用不锈钢材质的水平式MOVPE反应室在2个大气压下生长InN薄膜，研究了生长温度对InN薄膜特性的影响。研究结果显示，在675°C左右很小的生长温度区间内生长的InN薄膜样品表现出最好的光学和电学性质。.第二，高质量N极性GaN模板的生长研究。我们采用MOVPE法在（0001）面蓝宝石衬底上外延生长了原子级表面光滑的N极性GaN薄膜。通过优化生长参数，已经获得了高质量N极性GaN薄膜，薄膜（0002）面半高全宽仅为50arcsec。高质量N极性GaN可以作为InN基材料的生长模版。.第三，N极性GaN模版上InN基材料生长研究。我们用MOVPE方法制备了N极性InxGa1-xN(0≤x≤1)薄膜，并研究了生长参数对InGaN薄膜的晶体质量以及光学特性的影响。在优化的InN和InGaN生长参数基础上制备了InN/InGaN量子阱，测试并分析了量子阱的光学特性。.第四，InN基异质结的电致发光特性及能带排列研究。制备了n-InN/p-GaN的异质结发光二极管，在正向偏压下，获得了来自InN侧的近红外1.5µm电致发光。并详细研究了n-InN纳米点/p-Si异质结器件及其在室温下的电学特性。另外，利用X射线光电子能谱直接对InN/6H-SiC异质结的价带补偿进行了测量。测得异质结价带补偿量为-0.10+/-0.23 eV，导带补偿量为-2.47+/-0.23 eV，说明该异质结为II型能带排列结构。.第五，其它GaN基相关异质结构器件研究。为在后续研究中设计新颖的器件结构需要，我们探索性制备了三种基于GaN的异质结发光器件。一种是n-ZnO纳米墙网络/p-GaN异质结发光器件，另一种是n-ZnO纳米线阵列/ZnO单晶薄膜/p-GaN异质结发光器件，还有一种是p-ZnO:As/n-GaN/n-SiC(6H)异质结发光器件。

项目成果

期刊论文数量（22）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（8）
专利数量（0）
Effect of Phase Purity on Dislocation Density of Pressurized-Reactor Metalorganic Vapor Phase Epitaxy Grown InN
相纯度对加压反应堆金属有机气相外延生长InN位错密度的影响
  • DOI：
    10.1143/jjap.51.04dh02
  • 发表时间：
    2012-04
  • 期刊：
    Jpn. J. Appl. Phys
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Iwabuchi T;Liu Y;Kimura T;Zhang YT;Prasertsuk K;Watanabe H;Usami N;Katayama R;Matsuoka T
  • 通讯作者：
    Matsuoka T
Parametric study on the controllable growth of ZnO nanostructures with tunable dimensions using catalyst-free metal organic chemical vapor deposition
无催化剂金属有机化学气相沉积可控生长尺寸可调的 ZnO 纳米结构的参数研究
  • DOI：
    10.1039/c3ce41733f
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Crystengcomm
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Dong, Xin;Liang, Hong-Wei;Zhang, Bao-Lin;Du, Guo-Tong
  • 通讯作者：
    Du, Guo-Tong
br class=MsoNormal /spanaspan style=color:windowtext;text-decoration:none;Different defect levels configurations between double layers of nanorods and film in ZnO grown on c-Al2O3 by MOCVD /span&
MOCVD 在 c-Al2O3 上生长的 ZnO 双层纳米棒和薄膜之间的不同缺陷水平配置
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Journal of Luminescence
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Wu, Bin;Zhang, Yuantao (通讯作者);Shi, Zhifeng;Li, Xiang;Cui, Xijun;Zhuang, Shiwei;Zhang, Baolin;Du, Guotong
  • 通讯作者：
    Du, Guotong
Relationship between residual carrier density and phase purity in InN grown by pressurized-reactor MOVPE
加压反应堆MOVPE生长InN中残余载流子密度与相纯度的关系
  • DOI：
    10.1002/pssc.201100404
  • 发表时间：
    2012-03
  • 期刊：
    phys. stat. sol. (c)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yuantao Zhang;Takuya Iwabuchi;Ryuji Katayama;Takashi Matsuoka
  • 通讯作者：
    Takashi Matsuoka
Photofacilitated Controllable Growth of ZnO Films Using Photoassisted Metal Organic Chemical Vapor Deposition
利用光辅助金属有机化学气相沉积实现 ZnO 薄膜的光辅助可控生长
  • DOI：
    10.1021/cg300609f
  • 发表时间：
    2012-09-01
  • 期刊：
    CRYSTAL GROWTH & DESIGN
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Shi, Zhifeng;Wu, Bin;Du, Guotong
  • 通讯作者：
    Du, Guotong

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其他文献

MOCVD法制备BGaN薄膜
  • DOI：
    10.3788/fgxb20204104.0357
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    发光学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    曹越;于佳琪;张立东;邓高强;张源涛;张宝林
  • 通讯作者：
    张宝林
光辅助对MOCVD法制备ZnO薄膜性能的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    发光学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    董鑫
采用MOCVD法在p型Si衬底上生长Zn
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    人工晶体学报， Vol.34 No.6 P.1137，2005。
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张源涛;崔勇国;张宝林;朱慧超
  • 通讯作者：
    朱慧超
NH_3掺杂ZnO薄膜的生长及特性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    半导体技术
  • 影响因子：
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  • 作者：
    杜国同;张源涛;马艳;高福斌;张宝林
  • 通讯作者：
    张宝林
梯度铝镓氮缓冲层对氮化镓外延层性质的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    发光学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李宝珠;黄振;邓高强;董鑫;张源涛;张宝林;杜国同
  • 通讯作者：
    杜国同

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张源涛的其他基金

GaN基Micro LED芯片材料生长、器件结构和制备技术的关键问题研究
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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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