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超宽禁带半导体原子尺度结构与电子结构表征及其动态演变

批准号:
52071237
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
王建波
依托单位:
学科分类:
金属材料设计、计算与表征
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王建波
关键词:

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
第三代超宽禁带半导体正逐步成为未来移动通信、人工智能等领域发展的核心材料。厘清晶体结构与电子结构的关联是解析其复杂电学性质的关键一环,直接关系到相关器件及核心技术的自主设计、研发和创新。本项目拟结合具有亚埃尺度分辨能力的像差校正电子显微技术与高空间分辨的局域电场表征技术(例如电子全息、SAAF(segmented annular all-field)技术),以超宽禁带半导体为主要研究对象,针对其多相结构、缺陷处的原子、电子结构开展系统研究,厘清在应力场和电场耦合作用下可能存在的相变机理以及缺陷处的原子、电子结构的动态演变,进一步辅助以必要的第一性原理计算等,试图建立材料微观结构与宏观电学性质的关联。项目的顺利完成有助于推动超宽禁带半导体的研发与应用,而且将完善与发展针对半导体材料电子结构的实验表征手段。
英文摘要
The third generation ultra wide-band gap semiconductors play pivotal roles in developing future mobile communications and artificial intelligence technologies. Probing the relationship between the crystal structure and electronic structure constitutes the key step towards the fundamental understanding of the complex electrical properties in semiconductors, which is the prerequisite for independent design, development, and innovation of the related devices and core technologies. Combining both the aberration-corrected transmission electron microscopy with sub-angstrom spatial resolution and the localized electric field characterization technique (electron holography and SAAF (segmented annular all-field) technique) with high precision, the project aims to provide the basic insights into the structural characteristics in the multiphases, especially the atomic and electronic structures of defects in ultra wide-band gap semiconductors, as well as their dynamic evolutions subjected to coupled external stimuli including the mechanical stress and (or) electric field. In addition, assisted by the theoretical investigations, such as first-principles calculation, the project intends to facilitate the basic understanding of the structure-electronic property relationships. The results will provide reference for the property-oriented structural design of ultra wide-band gap semiconductors, and also contribute to the development of the experimental methods applied for investigating the electronic structures in semiconductors.
第三代超宽禁带半导体正逐步成为未来移动通信、人工智能等领域发展的核心材料。厘清晶体结构与电子结构的关联是解析其复杂电学性质的关键一环,直接关系到相关器件及核心技术的自主设计、研发和创新。本课题拟利用具有亚埃尺度分辨能力的像差校正电子显微技术,对超宽禁带半导体及半导体材料的原子尺度晶体结构及其在应力场、温度场作用下的缺陷结构动态演变进行表征。同时结合必要的第一性原理计算及分子动力学模拟,深入研究与探讨了材料缺陷处的原子、电子结构的动态演变及结构物性关系。项目取得的主要进展如下:(1)实现了应力场作用下超宽禁带半导体Ga2O3尺寸与表面效应诱导的相变研究:探究了小尺寸β-Ga2O3纳米线从初始单斜结构β相到立方结构γ相再相变回β相的相变过程,揭示了小尺寸β-Ga2O3纳米线中高度依赖于材料表面与尺寸的相变机理;实现了应力作用下β-Ga2O3纳米柱的室温脆韧转变研究,讨论了晶体学取向对于小尺寸β-Ga2O3塑性的影响;实现了CuO半导体材料中空位迁移机制及结构稳定性的原位原子尺度研究:揭示了压缩应力作用下氧空位迁移引起的CuO到CuO0.67的可逆结构相变,澄清了CuO纳米线室温点缺陷的原子尺度迁移路径;(2)实现了热场作用下低维半导体材料的结构缺陷表征及空位形成机理:探究了高温下CuO半导体材料还原过程中的氧空位形成机理;研究了超薄SnO2/Ga2O3/SnO2异质结构的热稳定性;探究了氧空位浓度对于Mo-O半导体微观结构的影响;(3)实现了空位诱导的钾钨青铜、钠钨青铜半导体纳米材料的原子尺度结构演变研究。项目顺利完成了申请书中所提出的主要研究内容,研究结果有助于推动超宽禁带半导体的研发与应用,并完善与发展了针对半导体材料缺陷结构的实验表征手段。相关后续研究工作也在进一步开展之中。
DNA与组蛋白修饰在芸薹属植物多倍化进化中作用研究
  • 批准号:
    31970241
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    王建波
  • 依托单位:
过渡金属氧化物纳米材料空位形成和迁移机制的透射电子显微学研究
  • 批准号:
    51871169
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    王建波
  • 依托单位:
金属氧化物纳米结构嵌/脱钠机理的原位研究
  • 批准号:
    51671148
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    王建波
  • 依托单位:
加拿大一枝黄花的多倍化及其入侵性分子基础研究
  • 批准号:
    31570539
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    王建波
  • 依托单位:
国内基金
海外基金