中文摘要：

本课题针对半导体功能量子结构的基础科学问题，重点研究复合量子结构的功能协同，揭示微观结构与光电性能的关系，探索结构、功能调控方法和手段，发展器件结构及制备技术，并在宽发射光谱单芯片GaN基发光器件和纳米结构材料太阳电池研发上应用。研究工作上将综合采用自上而下的微加工技术和自下而上的自组织生长技术，制备半导体复合量子结构，研究复合量子结构中特定单元间耦合作用、异质能带匹配、量子限制下的光子和载流子行态、局域化能级结构、辐射复合/吸收激发特征及器件光电特性等。同时，针对器件具体功能实现和工作模式，设计和优化及制备量子结构材料，研制相关器件，为下一代固体照明技术和太阳电池技术提供科学依据和技术基础。

结论摘要：

本课题围绕半导体功能量子结构的基础科学问题，研究复合量子结构的功能协同，探索结构、功能调控方法和手段，发展器件结构及制备技术，重点针对宽发射光谱单芯片GaN基发光器件、纳米结构材料信息器件和太阳电池开展研究，取得了一系列创新成果，全面完成了研究计划，为发展新型固体照明技术、信息器件提供科学依据和技术基础。在宽发射光谱单芯片GaN 基LED研究上，利用InGaN/GaN量子结构的内禀特性，提出并成功地实现了多种结构的单芯片宽光谱发射，并研究了相关的机制，包括利用微面半极性GaN模板生长InGaN/GaN多量子阱，微米线各晶向的生长速度和极化强度不同，InGaN量子结构生长多层InGaN量子点，应力弛豫作用获得InGaN量子点多层堆垛结构等，实现了高效的宽光谱发射。研究揭示了能量较低的发光峰源于量子点局域态发光，量子点尺寸不均和组分波动造成发光峰峰宽展宽。在多能级发射的InGaN量子阱研究上，发展了对多In组分材料优化生长方法，实现高品质多能级InGaN量子阱宽谱发光。开展了大功率多能级发射的LED器件的试制，研究了器件工作机制和老化特征，成功获得了优良性能的单芯片白光LED器件；在纳米结构材料新型器件和太阳电池研究上，针对基于侧面电极的纳米线Schottky和MIS结型紫外光电探测器，研究提出了在界面插入超薄Al2O3介质层构造MIS探测器，获得了更高的响应开关比、稳定的光电流、较快的响应速度，克服了多纳米线组成器件界面输运的不均匀问题，拓展了纳米线基器件的实际应用。制备了具有高开关比的背栅MoS2场效应晶体管，研究了MoS2输运基本特征，揭示了MoS2中的缺陷对电子输运和器件应用的影响。通过多相反应的途径将半导体聚合物制备成具有空心球微结构的水凝胶，并提出了基于微结构弹性的空心球状导电聚合物的新型压力传感器结构，实现超快的响应速率、超高的灵敏度、低检测阈值，及优良的循环性能和温度稳定的压力传感性能。研制出一种全新的侧向耦合突触晶体管及其网络，实现了生物突触双脉冲易化、高通滤波和时空信息整合等特性的仿生。使用PECVD的淀积手段在低温探索了不同的钝化方案，使用QSSPC方法进行载流子寿命测量分析，给出有效的太阳电池表面钝化方法。