我國ZnO基材料與器件研究獲重要進展

我國ZnO基材料與器件研究獲重要進展

日前，由中科院長春光機所任首席單位，中科院物理所、半導體所、福建物構所、上海光機所和中國科技大學共同承擔的中國科學院知識創新工程重要方向項目“ZnO基材料、器件的相關物理問題研究”在北京通過驗收。

該項目初步解決了制約我國ZnO光電子器件發展的瓶頸問題，對提升我國在這一研究領域的國際地位，把我國半導體材料發展成為具有國際競爭力的新興產業具有重大意義。

據了解，ZnO是一種直接帶隙的寬禁帶半導體材料，室溫下能帶寬度為3.37 eV，并具有高達60 meV激子束縛能。

ZnO被認為是制備高效紫外發光二極管、激光二極管、紫外探測器等器件的重要材料，在半導體照明工程、導彈預警、信息顯示、光通訊等領域有著重要的應用。

基于ZnO潛在的應用前景，2006年中科院基礎科學局集合長春光機所等全院ZnO研究方面的優勢團隊，組織了這一重要方向項目，重點針對ZnO研究存在的p型摻雜、高質量單晶薄膜、單晶襯底等瓶頸問題，從基本物理問題入手開展深入研究。

經過4年多的刻苦攻關，團隊取得了一系列創新性研究成果:采用等離子體處理和低溫緩沖層方法，在藍寶石襯底上制備出高質量、原子級平整的ZnO單晶薄膜;通過控制N的摻雜形態制備出N摻雜的p型ZnO薄膜，并通過引入Li－N鍵合方法，提高了受主摻雜穩定性;實現了ZnO同質結室溫藍紫色電致發光，在國際上首次在室溫下觀測到低閾值ZnO薄膜異質結的電泵浦受激發射。

此外，團隊的科研成果還有:發明了精確控制Mg束流的方法及抑制相分離的模板法，生長出帶隙可控的MgZnO薄膜，研制出MgZnO基全日盲紫外探測原型器件;采用水熱法生長出大尺寸、低位錯密度的無色ZnO單晶;通過第一性原理的計算，系統研究了ZnO受主雜質的電離能和穩定性，提出了ZnO實現p型摻雜的實驗方法。

同時，結合該項研究工作，發表SCI論文171篇，申請國家發明專利30項，授權國家發明專利27項，授權美國發明專利1項，獲得省部級科技進步獎一等獎、二等獎各1項。

(摘自中國化工信息網)