2011年4月21日,中科院基础科学局在北京主持召开了由中科院长春光机所任首席单位,由中科院物理所、半导体所、福建物构所、上海光机所和中国科学技术大学共同承担的中国科学院知识创新工程重要方向项目“ZnO基材料、器件的相关物理问题研究”验收会。验收组听取了项目负责人和各课题负责人的工作报告,经过认真讨论,认为项目组已超额完成了项目计划书规定的各项任务,一致同意通过项目验收。
ZnO是一种直接带隙的宽禁带半导体材料,室温下能带宽度为3.37 eV,并具有高达60 meV激子束缚能,被认为是制备高效紫外发光二极管、激光二极管、紫外探测器等器件的重要材料,在半导体照明工程、导弹预警、信息显示、光通讯、等领域有着重要的应用。基于ZnO潜在的应用前景及中科院在ZnO蓝紫外发光与激光方面取得的突出进展,2006年中科院基础科学局集合科学院ZnO研究方面的优势研究团队,组织了ZnO研究的重要方向项目。项目主要针对ZnO研究存在的p型掺杂、高质量单晶薄膜、单晶衬底等瓶颈,从基本物理问题入手开展了深入研究。经过四年多的努力,取得了多项创新性研究成果:采用等离子体处理和低温缓冲层方法,在蓝宝石衬底上制备出高质量、原子级平整的ZnO单晶薄膜,其综合参数达到国际先进水平;通过控制N的掺杂形态制备出N掺杂的p型ZnO薄膜,并通过引入Li-N键合方法,提高了受主掺杂稳定性;实现了ZnO同质结室温蓝紫色电致发光;在国际上首次在室温下观测到低阈值ZnO薄膜异质结的电泵浦受激发射;发明了精确控制Mg束流的方法及抑制相分离的模板法,生长出带隙可控的MgZnO薄膜,研制出MgZnO基全日盲紫外探测原型器件;采用水热法生长出大尺寸、低位错密度的无色ZnO单晶;通过第一性原理的计算,系统研究了ZnO受主杂质的电离能和稳定性,提出了ZnO实现P型掺杂的实验方法。四年间,项目组发表SCI论文171篇,申请国家发明专利30项,授权国家发明专利27项,授权美国发明专利1项,获得省部级科技进步一等奖、二等奖各1项,主持“973”项目1项。
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