稀氮化物InGaNAsSb合金带隙演化规律及其退火特性的物理机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61874077
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0405.半导体器件物理
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Recently, the quinary alloys InGaNAsSb have attracted much attention due to their unusual properties and possible application in vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL). However, because of the poor investigation, the physical and chemical properties of InGaNAsSb are still not known fully. Their utility is limitied by the poor quality and luminescence efficiency. In order to solve the above problems, we intend to investigate InGaNAsSb films. Firstly, We plan to investigate the composition dependence of the band gap energy in a larger composition range and develop a model to describe it. Secondly, a model will be developed to describe the reduction of the temperature sensitiveness of the band gap energy depending on the localized effect of the N level. Thirdly, the pressure dependence of the band gap energy will be studied in order to understand the coupling interaction between impurity level and the band (the conduction band and the valence band) of the host material. After the above coupling interactions are clear, a model will be developed to describe the pressure dependence of the band gap energy. Fourthly, we intend to study the blueshift of the band gap energy after annealing. The physical mechanism for the blueshift of the band gap energy will be analyzed by using photoluminescence (PL), X-ray diffraction (XRD), Raman spectra, X-ray photonelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), and transmission electron microscope (TEM). At last, the effect of annealing on the parameters in the double band-anticrossing (DBAC) model will be considered and the modified DBAC model will be used to describe the blueshift of the band gap energy after annealing. The investigation is very helpful to improve the crystal quality and luminescence efficiency of InGaNAsSb alloys. It is also helpful to understand the physical mechanism of the blueshift of the band gap energy caused by annealing. Based on the above factors, it can be seen that the significance of the investigation is very remarkable for improving the performance of the VCSEL.
InGaNAsSb合金是一种制备垂直腔面发射激光器的新兴材料。目前此种合金的理化特性尚未完全清楚,这严重阻碍了该种材料在器件领域中的应用。鉴于此,该项目以InGaNAsSb薄膜带隙为研究对象,拟通过研究InGaNAsSb合金带隙的组分依赖特性和温度依赖特性,进一步揭示其能带演化的物理机制,建立物理模型量化带隙与组分、带隙温度敏感性降低与N能级局域化效应间的关系;通过研究该合金带隙的压强依赖特性,揭示N能级与主材料导带底、Sb能级与主材料价带顶间相互作用的物理机理,建立物理模型量化带隙与压强的关系;对于退火引起的带隙蓝移,计划利用多种实验手段进行探究,揭示合金带隙蓝移的物理机制;在此基础上,借助双band anticrossing模型,定量分析带隙蓝移对该模型参数的影响。该研究有利于深化对InGaNAsSb合金能带的认识,改善材料质量和发光特性,提升器件性能,对半导体产业的发展具有重要意义。

结项摘要

课题组在遵循原有研究计划的同时,适当扩展了研究领域,将研究对象从单一的稀氮化物InGaNSbAs合金带隙扩展到了整个稀氮化物及其相关领域。主要研究内容、重要结果及其关键数据如下:(1)课题组研究了含氮组分超出稀氮化物组分区域的氮化物合金带隙的组分依赖特性,分析了其带隙演化的物理机制,建立物理模型定量描述了其合金带隙的组分依赖特性。(2)研究了稀氮化物合金带隙的压强依赖特性,分析了带隙随压强变化的物理机制,建立物理模型定量描述了带隙的压强依赖特性。(3)研究了局域化杂质能级使带隙温度敏感性降低现象,建立物理模型定量描述带隙温度敏感性的降低。(4)课题组利用第一性原理计算开展了Ⅲ-Bi-Ⅴ合金带隙和晶格常数、典型的Zn-O-Ⅵ三元合金的带隙和晶格常数、富Ge组分范围内GeSn的晶格常数和带隙、整个组分区域内单层二维金属硫化物合金的结构、带隙和磁学特性等方面的研究,分析了上述合金带隙演化的物理机制,建物理模型定量描述了合金带隙的组分依赖特性。(5)课题组研究了四元稀氧化物CdZnOTe合金带隙和整个组分区域ZnSeO合金带隙,分析了其带隙演化的物理机制,建立物理模型定量描述了其带隙的组分依赖特性。该课题研究有利于深化对Ⅲ-N-Ⅴ合金及其相关合金能带的认识,改善Ⅲ-N-Ⅴ合金及其相关合金材料质量和发光特性,提升器件的工作稳定性,对半导体产业的发展具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
The factors determining the band gap energy of the As-rich GaBixAs1-x
富砷GaBixAs1-x带隙能量的决定因素
  • DOI:
    10.1007/s00339-019-2452-9
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Applied Physics A-Materials Science & Processing
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Zhao Chuan Zhen;Wei Tong;Sun Xiao Dong;Wang Sha Sha;Wang Jun
  • 通讯作者:
    Wang Jun
Band gap energy of GaSbxN1-x across the whole composition range
GaSbxN1-x 在整个成分范围内的带隙能量
  • DOI:
    10.1016/j.jpcs.2019.109216
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Journal of Physics and Chemistry of Solids
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Chuan-Zhen Zhao;Yu Guo;Xiao-Dong Sun;Sha-Sha Wang;Jun Wang
  • 通讯作者:
    Jun Wang
Band gap energy of the dilute oxygen CdxZn1-xOyTe1-y
稀氧 CdxZn1-xOyTe1-y 的带隙能量
  • DOI:
    10.1007/s00339-021-04710-7
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    Applied Physics A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chuan-Zhen Zhao;Yu-Li Wang;Xiao-Dong Sun;Sha-Sha Wang;Jun Wang
  • 通讯作者:
    Jun Wang
Band gap energy of the As-rich InxGa1-xBiyAs1-y depending on composition
富砷 InxGa1-xBiyAs1-y 的带隙能量取决于成分
  • DOI:
    10.1016/j.infrared.2021.103695
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    Infrared Physics & Technology
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Zhao Chuan-Zhen;Qi Xue-Lian;Wei Tong;Wang Sha-Sha;Wang Jun
  • 通讯作者:
    Wang Jun
Sulfur impurity level in the O-rich ZnSxO1-x alloy obtained by the first principle calculation
第一原理计算得到富O ZnSxO1-x合金中硫杂质含量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    International Journal of Quantum Chemistry
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Chuan-Zhen Zhao;Yu Huang;Min-Min Zhu;Si-Yu Sun;Yu Guo
  • 通讯作者:
    Yu Guo

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赵传阵的其他基金

InGaNP薄膜带隙演化及其退火特性的物理机制研究
  • 批准号:
    61504094
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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