Bi诱导GaAs纳米线形成的缺陷及其调控的光学极化特性的研究
批准号:
11874377
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
王兴军
依托单位:
学科分类:
A2202.光与物质相互作用
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
姚碧霂、张亚峰、张斌、朱思新、姚晓梅、李宝宝
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中文摘要
Bi进入GaAs纳米线不仅能有效的调控其能带带隙向红外波段移动,并且会诱导形成新的晶体缺陷结构,可以用来调控其光学极化偏振方向。同时对Bi进入GaAs纳米线后形成的缺陷进行化学表征,可以为GaAsBi纳米线的优化生长提供理论依据。本项目主要解决以下问题:1)Bi掺入GaAs纳米线后其Bi组分和形成的缺陷结构对其能带结构和载流子复合效率的影响;2)Bi进入GaAs纳米线后形成的缺陷态和表面的缺陷态在载流子复合过程中将作为非辐射复合中心,如何对这些缺陷利用光探测磁共振技术进行化学表征;3)如何利用Bi进入GaAs纳米线后形成的晶体缺陷结构调控其发光偏振极化方向。这些问题的解决为未来在可能的红外纳米偏振光探测和光发射器件方面奠定研究基础。
英文摘要
Due to their unusual optical and electronic properties, semiconductor nanowire (NW) from III-V semiconductors structures, for example,GaAs NWs have attracted much attention as a building block for a new generation of electronic and optoelectronic devices such as nano-lasers, solar-cell and photodetectors for several decades. By incorporation Bi into GaAs NWs, the band gap can not only be tuned to the attractive optical fiber communication wavelength 1.3 μm (0.95 eV) and 1.55μm (0.80 eV), but also create new defect structure, which can be employed to control the degree of linear optical polarization. Meantime, chemical identification of the defect in Bi induced GaAs NWs would help optimize the growth of GaAsBI NWs. The objectives of this research program are the following: 1) How to probe the effect of Bi content and the formation of defect on the band structure and carrier relaxation of the single GaAsBi nanowire grown by Au-assisted MBE; 2)How to use optical detected magnetic resonance (ODMR) technique to identify of the involved point defects and surface defects which act as a dominant role in the non-radiative recombination process in GaAsBi NWs; 3)How to control optical polarization direction by use of the new crystal defect phase in GaAsBi NWs. This may prove useful in, for example, infrared NW laser, optically gated switches and highly dense optical interconnects in photonic-based circuits, where polarization of emission and detection could increase the information bandwidth.
纳米线可以作为偏振灵敏的光探测器或者纳米尺度的线偏振光源。这种偏振探测灵敏的纳米光探测器和光源其将有可能在纳米光开关,高密集光学互连等应用方面有潜在应用价值。本项目主要利用变温发光激发谱,共振拉曼实验并结合高分辨透射电镜研究金催化分子束外延技术生长的 GaAsBi 纳米线的晶格和能带结构,研究Bi进入GaAs线对其晶体结构,光学偏振特性,能带结构和载流子浓度的影响。通过本项目的工作,对 Bi 进入 GaAs 纳米线形成的缺陷特性及其调控的发光极化特性以及对纳米线的能带结构的影响有更深入的理解。本项目重要结果包括:1)利用分子束外延技术(MBE)成功生长了硅基纳米线阵列衬底以及GaAs和GaAsBi纳米线;2)首先利用偏振依赖的发光谱,发光激发谱,共振拉曼实验并结合高分辨透射电镜研究了纤锌矿(WZ)结构的GaAsBi纳米线能带结构,定量获得了铅锌矿结构的GaAsBi纳米线A,B和C价带的精确位置,同时发现其能带结构对温度不敏感,这对基于GaAsBi纳米线的激光器件的制备非常重要。3)实现了低温下Bi诱导的GaAs纳米线~97%的线偏振极化率,为未来纳米线红外偏振探测和发射提供了可能性。4)发展了一种利用显微拉曼光谱进行无损并可同时进行小尺寸样品的探测载流子浓度的方法,利用这种方法定量确定了Bi进入GaAs后诱导的缺陷引起的空穴载流子浓度。上述结果为未来实现偏振敏感的纳米红外光电探测和光发射器件提供了可能性。发表了受本项目资助的SCI期刊文章16篇。培养了1名博士和4名硕士。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Raman spectroscopic determination of hole concentration in undoped GaAsBi
拉曼光谱测定未掺杂 GaAsBi 中的空穴浓度
DOI:10.1088/1361-6641/aaef02
发表时间:2018-11
期刊:Semiconductor Science and Technology
影响因子:1.9
作者:Zhu Sixin;Qiu Weiyang;Wang Han;Lin Tie;Chen Pingping;Wang Xingjun
通讯作者:Wang Xingjun
Growth of Mn-Co-Ni-O nanowires by pulsed laser deposition
脉冲激光沉积法生长 Mn-Co-Ni-O 纳米线
DOI:10.1016/j.matlet.2022.132287
发表时间:2022-04
期刊:Materials Letters
影响因子:3
作者:Yin Yu;Shuo Li;Xingjun Wang;Pingping Chen;Fang Liu;Yun Hou
通讯作者:Yun Hou
DOI:10.1021/acs.jpclett.1c04029
发表时间:2022-02
期刊:The journal of physical chemistry letters
影响因子:--
作者:Sixin Zhu;Dan Li;Qiang Wang;Zirui He;Yongpeng Wu;Huihong Lin;Longbo Huang;Hai Huang;
通讯作者:Sixin Zhu;Dan Li;Qiang Wang;Zirui He;Yongpeng Wu;Huihong Lin;Longbo Huang;Hai Huang;
Arsenic-induced faceted lateral nanoprisms array on Si (1 0 3) surface
Si(103)表面砷诱导的多面横向纳米棱柱阵列
DOI:10.1016/j.apsusc.2018.08.255
发表时间:2018
期刊:Applied Surface Science
影响因子:6.7
作者:X. J. Wang;S. Daniele;J-Z. Wang;Y. Fujikawa;C. L. Huang;T. Sakurai;G. Chen
通讯作者:G. Chen
An Efficient Deep-Subwavelength Second Harmonic Nanoantenna Based on Surface Plasmon-Coupled Dilute Nitride GaNP Nanowires
基于表面等离子体耦合稀氮化物GaN纳米线的高效深亚波长二次谐波纳米天线
DOI:10.1021/acs.nanolett.0c05115
发表时间:2021-04-19
期刊:NANO LETTERS
影响因子:10.8
作者:Luo, Ziyu;Ma, Chao;Pan, Anlian
通讯作者:Pan, Anlian
亚波长PbS纳米线中红外激光器的制备及其对波长和阈值的调控研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:61万元
- 批准年份:2021
- 负责人:王兴军
- 依托单位:
基于GaNAs体系缺陷调控的新型自旋过滤器的物理特性研究
- 批准号:61274141
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:王兴军
- 依托单位:
国内基金
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