单颗独立工作的微纳尺度硅衬底GaN基发光器件研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61574173
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    张佰君
  • 依托单位：
    中山大学
  • 学科分类：
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Micro/nano-scale semiconductor light-emitting devices are key devices in the research fields of single-photon emission, quantum communication, and optogenetics. However, there are big problems in the fabrication of the micro/nano-scale light-emitting devices. The purpose of this proposal is to research an individually operated micro/nano-scale GaN-based light-emitting device on silicon substrate. Based on our previously research, our researches are focused on the selective area growth (SAG), the luminescent mechanism, and the fabrication of micro/nano-scale three-dimensional (3D) hexagonal pyramid light-emitting device structure in this proposal. In order to realize the fabrication of high performance individually operated micro/nano-scale GaN-based light-emitting device, our researches include three aspects: studying the kinetics in SAG of 3D micro/nano-scale structure, analyzing the behavior of injecting carriers and the luminescent mechanism at the different positions of the micro/nano structure, exploiting the fabrication technology of the micro/nano-scale light-emitting devices. The research will explore a way to realize the applications of nanotechnology-oriented device in future.
微纳尺度的半导体发光器件是单光子发射、量子通信及生物光遗传学等研究领域的关键器件，然而，微纳尺度发光器件的制备一直以来存在较大的困难。本项目以研究单颗可独立工作的微纳尺度Si衬底GaN基发光器件为目标，在我们前期研究的基础上，从微纳尺度三维六角金字塔结构GaN基发光器件的选择区域生长、发光机理及微纳尺度发光器件的制备三个方面开展研究，研究三维微纳结构的选择区域生长中的生长动力学问题，分析载流子在微纳结构发光器件中不同位置的注入行为及发光机制，开发微纳尺度GaN基发光器件的制备技术，实现高性能可独立工作的单颗微纳尺度GaN基发光器件的制备，为未来纳米发光器件的实用化探索一条途径。

结项摘要

本项目以研究单颗可独立工作的Si衬底微纳尺度GaN基发光器件为目标，在前期研究的基础上，从微纳尺度三维六角金字塔结构GaN基发光器件的选择区域生长、发光机理及微纳尺度发光器件的制备三个方面开展研究，最终实现了高性能可独立工作的单颗微纳尺度GaN基发光器件的生长与制备，为未来纳米发光器件的实用化探索一条途径。主要研究内容及成果：.1）带漏电流限制层的单颗电注入微米尺度金字塔结构GaN基LED的制备.在前期单颗微米尺度金字塔结构GaN基LED的选区生长与器件制备的基础上，结合金字塔结构微米尺度GaN基LED的位错分布特性，提出并制备了带漏电流限制层的单颗电注入微米尺度金字塔结构GaN基LED，实现了低注入电流（1A）下发光，反向漏电小于1nA@-5V。.2）单颗电注入微纳尺度叠层金字塔结构GaN基LED的选区生长与器件制备.基于微米尺度金字塔结构GaN材料的位错分布，我们提出两步选区生长法并实现了微纳尺度叠层金字塔结构GaN基LED的选区生长，并制备了单颗电注入微纳尺度叠层金字塔结构GaN基LED。将InGaN/GaN MQWs外延生长在金字塔结构GaN材料的顶部无位错区域，提高了有源层的晶体质量，减少了半导体发光器件内部由位错引起的漏电通道及非辐射复合中心，实现了更低注入电流（0.2A）下发光，反向漏电小于0.1nA@-5V。.3）微米尺度金字塔结构GaN基LED的一步选区生长及器件制备.研究了基于AlN及不同Al组分AlGaN成核层在图形化Si衬底上微结构GaN材料的一步选区生长工艺，在此基础上实现了基于低Al组分AlGaN成核层的图形化Si衬底上金字塔结构微尺度GaN基LED一步选区生长，并制备成单颗电驱动的蓝绿双波长发光微尺度GaN基LED器件，并对双色发光机理进行了分析。.4）Si衬底GaN基条形激光器结构的选区生长研究.利用选区外延技术在Si衬底上生长大间距GaN基条形激光器结构，研究了Ga原子在大间距条形选区生长中的迁移行为。通过引入双条形结构，有效地调节了大间距条形的局域生长条件，极大地改善了条形结构的形貌特征。并在Si衬底上实现了半极性面GaN基条形激光器的光泵浦激射。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（8）
选区外延生长半极性GaN材料上的肖特基接触特性
  • DOI：
    10.13290/j.cnki.bdtjs.2017.10.010
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    半导体技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄溥曼;陈杰;韩小标;钟昌明;潘郑州;邢洁莹;杨杭;张佰君
  • 通讯作者：
    张佰君
Influence of an integrated quasi-reference electrode on the stability of all-solid-state AlGaN/GaN based pH sensors
集成准参比电极对全固态 AlGaN/GaN 基 pH 传感器稳定性的影响
  • DOI：
    10.1063/1.5034367
  • 发表时间：
    2018-07
  • 期刊：
    J. Appl. Phys.
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    邢洁莹;黄德佳;戴雅琼;柳月波;任远;韩小标;杨杭;侯雅倩;吴志盛;刘扬;张佰君
  • 通讯作者：
    张佰君
Schottky perfounance variation on r-plane and c-plane of GaN micro truncated-pyramid grown by selective area MOCVD
选区MOCVD生长GaN微截锥体r面和c面肖特基性能变化
  • DOI：
    10.1016/j.mssp.2017.02.030
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Materials Science in Semiconductor Processing
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Chen Jie;Han Xiaobiao;Huang Puman;Chen Weijie;Liang Jiezhi;Zhong Changming;Pan Zhengzhou;Wu Zhisheng;Liu Yang;Zhang Baijun
  • 通讯作者：
    Zhang Baijun
Effects of surface migration on InGaN/GaN multiple quantum wells selectively grown on periodic stripe openings separated by large SiO2 covered spacing on Si (111) substrates
表面迁移对在 Si (111) 衬底上由大 SiO2 覆盖间距隔开的周期性条纹开口上选择性生长的 InGaN/GaN 多量子阱的影响
  • DOI：
    10.1016/j.mssp.2018.05.040
  • 发表时间：
    2018-11
  • 期刊：
    Materials Science in Semiconductor Processing
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Han Xiaobiao;Luo Hui;Yang Hang;Chen Jie;Zhong Changming;Liang Jiezhi;Xing Jieying;Wu Zhisheng;Liu Yang;Zhang Baijun
  • 通讯作者：
    Zhang Baijun
光泵浦Si衬底GaN基回音壁模式微盘谐振腔激光器
  • DOI：
    10.16818/j.issn1001-5868.2017.05.003
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    半导体光电
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    钟昌明;邱运灵;陈杰;韩小标;潘郑州;黄溥曼;梁捷智;张佰君
  • 通讯作者：
    张佰君

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其他文献

增强型GaN MOSFET的制备及其绝缘栅的电荷特性研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    中国科技论文
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    郑越;张佰君;敖金平;刘扬
  • 通讯作者：
    刘扬

其他文献

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硅衬底GaN基LED异质外延生长及器件制备中应力研究
  • 批准号：
    61274039
  • 批准年份：
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  • 资助金额：
    92.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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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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