材料系“氧化锌基材料的能带结构与光电性能的调控机理及应用”项目获2012年浙江省科技一等奖

发布者:系统管理员审核:yqk终审:发布时间:2013-06-14浏览次数:29444

    201365日,浙江省委、省政府隆重举行全省科学技术奖励大会。省委书记、省人大常委会主任夏宝龙等为获奖单位和个人颁奖,材料系叶志镇教授领导团队研发的“氧化锌基材料的能带结构与光电性能的调控机理及应用”项目获2012年浙江省科技一等奖。

    宽带隙半导体氧化锌(ZnO)可发紫蓝光,透明导电;物丰价廉、环境友好,具有可持续发展优势,在白光照明与显示产业均可发挥重要作用,潜力巨大。本项目围绕能带结构和光电性能调控机理展开深入系统研究,这是实现ZnO光电应用亟需解决的关键基础科学问题。研究获得以下重要发现创新点:

1、首次揭示了尺寸与组分对低维ZnO基材料带隙宽带的调控规律,ZnO/ZnMgO多量子阱实现了能带工程。克服了零维半导体"自纯化-难掺杂"国际难题, 首次制备出 ZnMgOZnO/MgO量子点零维材料和ZnMgO胶体纳米晶材料, 揭示了Mg组分和核壳异质结调控带隙的规律;首次制备出硅基ZnO/ZnMgO多量子阱二维结构,有效抑制缺陷发光,探索了一条高效发光重要途径。

2、首次揭示了Mg组分与维度调节ZnO激子束缚能的机理,为通过激子束缚能调控发光效率提供新思路。研究发现了低维ZnO激子束缚能不仅受量子效应影响, 而且可由Mg组分产生的带隙弯曲效应来调节;发现了一维和零维影响激子束缚能不同机理:一维主要是表面效应,零维主要是量子效应。

3、首次阐明了III族组分与维度调控ZnO激活能的机制,为通过激活能调控nZnO电学性能提供新方法。研究发现了低维ZnOIIIAl激活能不同于体单晶,阐明了原因是表面能带弯曲;发现了Al组分调节nZnO导电性能存在电子迁移率突变现象,提出晶内团簇散射新概念和公式合理解析了机理。

4、自主发展了AlGa组分调节n-ZnO光电性能薄膜技术,初步应用效果良好。研制的薄膜电子浓度10^21cm^-3, 可见光透过率90%,最高红外反射率72%为国际报道最好值;作为透明电极在蓝光GaN-LED和晶硅太阳能电池中应用,提高了器件性能。

    本项目共发表SCI论文92篇,SCI他引1607次,发表在材料物理领域重要国际期刊JACSAdv. Mater. PRLAPL上论文20余篇,授权发明专利6项;10篇代表论文SCI他引453次。美国文理科学院院士P. Kamat教授在高端期刊Chem. Rev. (IF=33.0)综述论文中正面引用了本项目创新工作。多位院士和著名ZnO专家在《Phys. Rev. Lett.》、《Nano Lett.》、《Adv. Mater.》、《Chem. Mater.》、《Appl. Phys. Lett.》等重要期刊中正面引用本项目论文。在国际学术会议上作报告10余次,获国际同行广泛关注认同并产生重要影响。

 

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