中文摘要：

申请者主要从事氮化镓（GaN）基光电子材料与器件的研究工作，特别是对GaN紫外探测器有较深的理解和认识，发现和解决了材料生长和器件制备中的一些关键科学技术问题，不仅生长出高质量的GaN材料，其室温电子迁移率超过1000平方厘米/伏秒，是目前世界上报道的最好结果之一，而且相继制备出高性能的紫外探测器单元器件、128×128日盲紫外探测器面阵和GaN紫外雪崩探测器。申请者同时也为实现我国第一支GaN基蓝光激光器做出了重要贡献。研究工作在 Appl. Phys. Lett.、J. Appl. Phys.等国内外著名学术刊物上发表论文122篇， 近5年（2004年以来）被他人引用153次。申请者计划采用"以器件带材料、以材料带物理，把物理、材料、器件相结合"的方法，研究和解决GaN基光电子材料与器件中的一些基础问题，建立材料与器件的关系，为进一步研制高性能的GaN光电子器件奠定坚实的基础。

结论摘要：

氮化镓（GaN）基材料被称为第三代半导体，是光电子学领域的研究前沿和热点，其中GaN基激光器和探测器是在激光引信、火灾告警等领域中有重要的应用，受到国际上的极大关注。中国科学院半导体研究所的赵德刚研究员领导的课题组，在国家自然科学基金项目“GaN基光电子材料和器件的基础问题（编号60925017）”的资助下，针对GaN基激光器和探测器的关键问题，开展了深入的研究工作，取得如下成果 1、 突破了AlN材料外延生长技术。创新性地提出了 “复合缓冲层”结构进行AlN外延生长的方法，极大减小了AlN生长对生长温度的要求，从而在1100℃左右用MOCVD生长出了高质量的AlN材料，其（002）、（102）面X光衍射摇摆曲线半高宽仅为240、360弧秒，处于国际先进水平。 2、 解决了GaN材料的p型掺杂和欧姆接触技术难题。提出了少量掺O2进行快速热退火的工艺技术，减小了H原子的钝化，最后获得了电阻率仅为0.38Ω？cm的高质量p-GaN材料；提出了外加重掺杂Mg受主盖层，改善了欧姆接触特性。还提出了一种测量p-GaN载流子浓度的新方法。 3、 研究了InGaN量子阱材料的MOCVD生长及发光特性。实验发现， InGaN阱层太薄，界面扰动太大，降低了发光效率，而InGaN阱层太厚，极化效应影响增加，也降低了发光效率。还发现应力不同是导致InGaN量子阱光谱出现双峰的重要原因，并揭示了V型缺陷对电注入发光的影响机理。 4、 研制出新型GaN基紫外-红外双色探测器。分别利用AlGaN体材料吸收、AlGaN/GaN材料的子带间跃迁吸收实现紫外和红外探测器。我们通过MOCVD生长出界面较平整的AlGaN/GaN超晶格结构，并与中科院苏州纳米所合作，研制出了紫外-红外探测器，并在1-4μm波段、日盲紫外波段分别红外和紫外响应。 5、 研制出大功率GaN基紫光激光器。我们进行了激光器工艺的设计和研究，研制出了较大功率的GaN紫光激光器，制作的单管芯片稳定工作峰值光功率达到15W。还设计了非摻杂InGaN层做波导的新型激光器结构。本项目实施过程中，在Applied Physics Letters等刊物上发表SCI学术论文40篇，申请发明专利8项，授权发明专利6项，出版中文、英文专著各1章。项目负责人赵德刚研究员获得2011年度第十二届中国青年科技奖。