GaSb纳米线表面态的转变规律及调控机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61904096
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 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:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

As a technologically important p-type semiconductor, GaSb is considered as one of the best replacement candidate for p-type silicon in the future microelectronic circuits, owing to its highest hole mobility among all III-V semiconductors. However, the surface states caused by the dangling bonds limit the applications of III-V nanowires (NWs). Firstly, the dangling bonds make III-V NWs easily to be oxidized or etched, resulting in the property of sensitive environmental stability. On the other hand, dangling bonds are easy to form charge traps on NWs surfaces, which result in the surface Fermi level pinning of NWs and reduce the performance of III-V NWs-based devices. In this proposal, the translation law of surface states in GaSb NWs-based devices working environment and fabrication process will be studied by in-situ HRTEM, XPS and other technologies. Meanwhile, dangling bonds of NWs will be passivated by the selected optimal liquid-phase chemical reagents and solid-phase high-k dielectric materials, followed by XPS and HRTEM technologies etc. to explore the passivation mechanism. In the end, based on the explored regulatory mechanism of surface states, stable high-performance GaSb NWs-based all-around-gated field-effect-transistors will be fabricated. Based on the successful implementation of this proposal, we will sum up the translation law of III-Vs NWs surface states and the corresponding regulatory mechanism, providing the theoretical and technical supports for the development of microelectronic devices in "post-Moore".
GaSb具有III-V族半导体中最高的空穴迁移率,被认为是未来微电子电路中替代p型硅的半导体材料之一。然而,纳米线表面的大量悬挂键引起的丰富表面态限制了III-V纳米线的进一步应用。悬挂键不仅使得III-V纳米线易于被氧化或侵蚀,还易于形成“电荷陷阱”中心,引起表面费米能级钉扎效应,从而降低III-V纳米线光电器件的性能。本项目拟通过原位HRTEM、XPS等技术研究GaSb纳米线表面态在器件工作环境和制备工艺中的转变规律:选择合适的液态化学试剂与固态高k材料对纳米线表面悬挂键进行钝化,利用XPS,HRTEM等手段探索表面、界面悬挂键的成键钝化机理,总结出III-V纳米线的表面态调控机制,进一步指导实现高性能稳定的全包栅结构纳米线场效应管。通过本项目的成功实施,有望总结出III-V半导体纳米线表面态的转变规律以及相对应的调控机制,为“后摩尔”时代微电子器件的发展提供理论基础与技术支持。

结项摘要

锑化物具有带隙窄、迁移率高等优点,被认为是实现新一代高性能红外探测器和高速芯片的理想沟道新材料之一。本项目围绕“GaSb纳米线表面态的转变规律及调控机制研究”开展工作,研究发掘出金属辅助催化生长纳米线方法对生长衬底的弱外延依赖性规律,实现了在任意衬底上大面积生长锑元素分布均匀的小直径GaSb纳米线;针对载流子输运过程中的散射作用强导致迁移率低的难题,揭示了调控载流子库伦散射的新机制,研发出空穴迁移率最高的纳米线场效应晶体管;针对纳米线表面态严重、载流子浓度高、光生载流子复合严重的难题,构筑出肖特基接触的源栅晶体管光电探测原型器件,加速光生载流子的分离和收集,抑制暗电流,降低功耗。项目资助发表高质量论文14篇,包括Nano Letters 1篇, Small 2篇,中文特邀综述论文1篇;获发明专利授权3项;在学术会议上做邀请报告5次;培养博士2名、硕士4名。项目直接经费23万元,实际支出16.3688万元,剩余6.6312万元,剩余经费计划用于本项目研究的后续支出。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Ambipolar transport in Ni-catalyzed InGaAs nanowire field-effect transistors for near-infrared photodetection
用于近红外光电检测的 Ni 催化 InGaAs 纳米线场效应晶体管的双极传输
  • DOI:
    10.1088/1361-6528/abd358
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    Nanotechnology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Guo Yanan;Liu Dong;Miao Chengcheng;Sun Jiamin;Pang Zhiyong;Wang Peng;Xu Mingsheng;Han Ning;Yang Zai-Xing
  • 通讯作者:
    Yang Zai-Xing
Toward Unusual-High Hole Mobility of p-Channel Field-Effect-Transistors
实现 p 沟道场效应晶体管异常高的空穴迁移率
  • DOI:
    10.1002/smll.202102323
  • 发表时间:
    2021-07-19
  • 期刊:
    SMALL
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Sun, Jiamin;Zhuang, Xinming;Yang, Zai-xing
  • 通讯作者:
    Yang, Zai-xing
Schottky-Contacted High-Performance GaSb Nanowires Photodetectors Enabled by Lead-Free All-Inorganic Perovskites Decoration
通过无铅全无机钙钛矿装饰实现肖特基接触高性能GaSb纳米线光电探测器
  • DOI:
    10.1002/smll.202200415
  • 发表时间:
    2022-03-08
  • 期刊:
    SMALL
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Liu, Dong;Liu, Fengjing;Yang, Zai-xing
  • 通讯作者:
    Yang, Zai-xing
Thickness-dependent highly sensitive photodetection behavior of lead-free all-inorganic CsSnBr3 nanoplates
无铅全无机 CsSnBr3 纳米板的厚度依赖性高灵敏度光电检测行为
  • DOI:
    10.1007/s12598-021-01909-8
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Rare Metals
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Dong Liu;Yan-Xue Yin;Feng-Jing Liu;Cheng-Cheng Miao;Xin-Ming Zhuang;Zhi-Yong Pang;Ming-Sheng Xu;Ming Chen;Zai-Xing Yang
  • 通讯作者:
    Zai-Xing Yang
Flexible Omnidirectional Self-Powered Photodetectors Enabled by Solution-Processed Two-Dimensional Layered PbI2 Nanoplates
由溶液处理的二维层状 PbI2 纳米板实现的灵活全向自供电光电探测器
  • DOI:
    10.1021/acsami.2c13373
  • 发表时间:
    2022-10-05
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Liu, Dong;Chen, Ruichang;Yang, Zai-xing
  • 通讯作者:
    Yang, Zai-xing

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    2018
  • 期刊:
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  • 作者:
    梁艳;秦保东;史虹;仲人前;杨再兴
  • 通讯作者:
    杨再兴

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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

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          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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