研究生培养

三、新型半导体光电子功能材料

发表于: 2018-10-22 15:51 点击:

 

研究方向:新型半导体光电子功能材料

 

人  员:吕有明朱德亮柳文军曹培江韩舜刘新科许望颖贾芳曾玉祥方明

 

简   介:

   本方向通过采用脉冲激光沉积法、原子层外延法、磁控溅射法、高温气相沉积法、水热法、溶胶凝胶法制备等手段,开展新型半导体薄膜材料和纳米结构材料的研究;解决新型半导体光电子学研究领域中的材料、物性及器件问题,实现其在发光、显示、光电探测、太阳能电池及高压功率器件等方面的应用。近年来取得的主要科研成果下:

1. 开展了ZnO基薄膜材料制备、掺杂及光电特性的研究,提出了解决载流子输运特性、提高掺杂效率的有效途径和方法,研究了ZnO基合金材料的制备、能带结构及光学性质,利用能带工程设计器件结构,在ZnO基异质p-n结器件上实现了高效紫外发光和白光器件;

2. 通过研究衬底表面原子结构和反应原子迁移能的变化规律,将立方MgZnO的可探测紫外光范围由深紫外(220nm-290nm)扩展到近紫外波段(220nm-350nm),研制出了具有内增益的MSM叉指结构紫外探测器件,利用混合结构将MgZnO紫外探测器的信号噪声比提高到1100

3. 开展了Ga2O3基薄膜日盲紫外探测器的研究,利用非晶基体中镶嵌一些纳米晶的特殊结构,产生较高的光电导增益,实现器件的最大信噪比(Ilight/Idark)可达1.1´10425V偏压下,器件的峰值响应度高达413A/W,为目前文献报道Ga2O3薄膜紫外探测器中最高的;

4. 开展了ZnO基透明导电薄膜的制备研究,采用独有的亚单分子(原子)层分层掺杂技术制备了AZO薄膜,利用氢掺杂技术有效改善和提高了电学性能,实现了可重复再现的ZnO基导电薄膜。在柔性衬底上成功沉积了具有高品质的AZOGZO导电薄膜,热稳定性结果表明已达到工业触摸屏的要求;

5. 合成了各类氧化物半导体纳米结构材料,实现了纳米颗粒、纳米线和纳米针阵列、纳米棒/纳米颗粒复合结构等的精细调控,在此基础上开展了纳米结构在场发射器件、气敏传感器、染料敏化太阳能电池钙钛矿太阳能电池光催化及电化学能源转换等应用方面的研究;

6. 开展了氧化物(如IGZOSnO)薄膜晶体管的制备研究,系统研究了氧分压、后退火温度、薄膜厚度对器件性能的影响机理,实现高性能氧化物薄膜晶体管的可控生长,成功制备出低电压驱动的氧化物薄膜晶体,达到国际先进水平;

7. 开展了高压氮化镓功率器件(SBDs, HEMTs)的研究工作,采用硅基兼容技术实现了1200伏击穿电压的氮化镓垂直肖特基二极管(SBDs),分析了材料缺陷对氮化镓二极管器件性能影响,采用InGaN源漏再生长和硅基兼容技术实现了800伏击穿电压的氮化镓高电子迁移率晶体管;

8. 类石墨烯二维材料(黑磷,MoS2,WMoS2)的材料制备与器件研究,通过气相沉积法实现大面积制备类石墨烯二维材料,并首次WMoS2三元合金材料与器件的制备,通过低温材料与器件表征,深入分析电子散射机理,改善器件的电学特性。

    近年来本方向承担国家科技重大研发项目、国家自然科学基金、广东省高新计划开发项目、广东省自然科学基金和深圳市科技计划项目等多项课题的研究,在Advanced MaterialsAdvanced Functional MaterialsApplied Physics LettersScientific ReportsJournal of Materials Chemistry CJournal of Alloys and Compounds等学术刊物发表学术论文100余篇,获省部级科技奖一等奖、二等奖各1项,授权国际专利2项,国家发明专利10余项。

 

研究内容:

1. 氧化锌基半导体发光、紫外探测材料与器件; 

2. 氧化镓薄膜制备及其日盲紫外光电探测器;

3 . 氧化物半导体透明导电薄膜材料与应用; 

4 . 氧化物薄膜场效应晶体管;

5 . 纳米半导体材料的制备、表征和光电器件; 

6 . 钙钛矿太阳能电池;

7 . 高压氮化镓功率器件;

8 . 类石墨烯二维材料的制备与器件。

 

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