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多层次半导体微纳结构的构建、发光特性及光激发的太赫兹发射研究
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TN304
  • 关键词:
  • 成果简介:
    项目成果属于信息科学中半导体材料前沿学科方向。 半导体微纳结构在信息技术领域有十分重要的应用,是国家中长期发展规划中的重点发展领域。在国家和江苏省重大和重点项目的支持下,项目设计并实现了多层次半导体微纳结构的室温、高效太赫兹发射;发现了极性半导体表面的分子钝化导致的全新的发光特性;提出了不同晶系材料混合薄膜中协同实现高性能和多功能化的新思想、新方法。主要科学发现点如下: 1、发展出一种全新的多层次结构材料的构筑方法,提出并实现了室温、高效的太赫兹发射。以极性ZnO纳米片作为模型结构单元,首次成功地设计和合成了由多个纳米片偶极相互作用形成的苹果状核壳结构微米球,实现了绿光激发下由纳米片晶格的对称伸缩振动引起的室温、高效、低频(<1THz)的太赫兹发射,被Nat.Nanotech.以“震撼的太赫兹辐射”为题评价为“在非经典的自组织结构中,展示了一种全新的产生太赫兹辐射的方法”;“该研究组设计的新型THz源辐射强度完全可以与已有的半导体光混频等连续波源进行比拟”。 2、揭示了纳米晶表面的分子键合可有效地调控能带结构,从而产生波长和强度可控的量子限制发光和表面态发光。以3C-SiC纳米晶为模型材料,首次获得了3C-SiC纳米晶量子限制效应发光,被综述杂志Prog.Mater.Sci.评价为“吴等是报道水溶液中1-6纳米3C-SiC颗粒量子限制发光的第一个研究组”;通过选择丙三醇作为表面键合分子,获得了高效、全色可调的3C-SiC固体薄膜,被Nat.Ptoton.作为“Highlight”报道,指出“这种表面键合结构设计可导致全色可调谐发光,这使得3C-SiC纳米晶薄膜在显示技术等方面具有潜在的应用”。 3、发现半导体颗粒薄膜中空位缺陷电子态的非局域化性质,提出了一种实现多功能薄膜的有效途径。以ZnO为典型材料,揭示了缺陷态的非局域化性质能有效地调控发光波长、实现全色可见光发射,单篇代表作SCI他引749次,被Adv.Funct.Mater.评价为“这种理论可广泛用于解释ZnO薄膜的可见发光”;在多种碳结构混合薄膜中,揭示了氢表面等离子处理可有效地去除空位缺陷,从而实现多种功能的碳薄膜,单篇代表作SCI他引444次,被Nano Lett.评价为“可清楚地用于辨别不同类型的碳薄膜,如金刚石、石墨和非晶碳”。 项目紧紧围绕半导体微纳结构和功能之间的关系,历时近二十年,发表SCI论文243篇。8篇代表性论文发表在Nat.Nanotech.、Nano Lett.、Phys.Rev.Lett.、J.Am.Chem.Soc.等杂志上,SCI他引1809次,被多家Nature子刊作为“Highlight”重点评述和报道,2014至2016连续三年入选爱思唯尔公布的最具影响力的中国高被引学者榜单,多次应邀在国内外学术会议上做主题报告和特邀报告。获授权国家发明专利5项。研究期间第一完成人获国家杰出青年基金资助和入选教育部长江学者,项目主要成果获2017年教育部高等学校自然科学一等奖。
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