在应用物理领域做出了多项有重要国际影响的创新性成果1、比较深入系统地研究了GaN基材料和光电子器件结构中基本缺陷、残余应力、载流子局域化、激子-声子互作用、载流子复合动力学等,发展了能够定量地模拟局域化电子态集体参与的变温发光谱的模型,为深刻认识局域化电子态集体荧光的物理机制提供了新平台等。2、研制出半导体自组装量子点红外探测器原型器件并发现负微分光电导效应,应用快速热退火工艺来改善半导体自组装量子点的尺寸均匀性和调整其电子结构,以及过渡金属和稀有金属掺杂的II-VI组半导体纳米粒子发光等。这些研究工作得到了近1500篇次引用和广泛认可。基于以上的基础,我们将进一步深入研究GaN基材料的基础光电子物理,包括激子的激发和发光、激子的局域化、激子和声子的互作用、以及重要体内缺陷和表面态对于载流子复合动力学过程的影响等,为我国高端氮化镓基光电子器件的发展做出重要贡献。
GaN;Optoelectronic devices;Optoelectronic processes;luminescence;excitons
在过去的十几年中,宽禁带的氮化镓材料和器件已迅速发展成为一个重要的产业。随着应用领域的迅猛扩展以及节能减排的迫切要求,氮化镓基半导体材料与器件必将发展成为一个绿色的支柱性产业。然而,氮化镓基材料与器件的基础研究远远滞后于它们的技术性进展,特别是关于氮化镓基材料与器件中基本光电子过程以及载流子动力学过程的研究和理解,这严重制约了氮化镓基高端光电子器件的效率改善和寿命提高。基于申请人和合作申请人之间长期研究合作的已有基础,以及我国氮化镓基高端光电子器件发展的迫切要求,我们提出本研究项目。此项研究的主要目标是,获得国际领先的关于氮化镓基材料和器件中的基础光电子过程和载流子复合动力学过程的深刻理解和认识,为我国在氮化镓基高端光电子器件的发展上提供强有力的支撑。本项目属于一个合作项目。我们双方在国家自然科学基金以及港大配套研究基金的支持下,利用港大-中科院苏州纳米所双边仪器设备、研究特长、人员经验以及长期研究积累的基础和互补优势,按照项目计划书的总体以及节点要求,在氮化镓基材料光物性及其发光器件结构,以及相近的宽带隙材料氧化锌上进行了比较深入的研究工作,获得了一些国际领先的应用基础研究结果,项目的部分研究已陆续整理发表。截止到目前已在“Applied Physics Letters”上发表3篇,在“Journal of Applied Physics”上发表7篇,在“Journal of Physical Chemistry A, Solar Energy Materials & Solar Cells, Semiconductor Science & Technology, Materials Characterization, Chemical Physics Letters”上各发表1篇。在审的论文3篇。这些研究结果和数据表明,经过双方的共同努力和通力协作,我们已经圆满地完成了项目的任务要求,达到了研究项目的预期目标。