研究方向

研究方向简介

作者:XX 发布于:2016年3月6日

一、化学气相沉积(CVD)生长二维材料

       二维材料因其优越的输运特性和超薄的体特性,在电子、光电子和柔性器件中有广泛的应用,受到了科学界的极大关注。化学气相沉积(CVD)生长层数可控、大面积以及高质量的二维材料,进一步推进了其工业化的进程,是目前的研究热点,也是本课题组的主要研究方向之一。

       二硫化钼(MoS2)作为过渡金属硫属化物(TMDCs)的代表,自2012年首次通过CVD法合成单层MoS2以来,如何生长大单晶、高结晶性及晶圆级单层MoS2受到了广泛的研究。进一步的,少层MoS2具有更高的态密度和更高的迁移率,在高性能晶体管中具有更高的潜力,也使得可控合成少层、大面积、高质量MoS2成为了新的研究热门。

        本课题组利用常压CVD法,在高温下呈现为液态的熔融玻璃衬底上,合成了大面积高质量单层MoS2,单晶尺寸随生长温度可调。进一步增加Mo源质量,实现了单晶尺寸达到200 μm的双层MoS2大单晶,双层单晶尺寸为国际上最大。大面积、高质量、高迁移率的MoS2薄膜为高性能直流及射频、柔性器件提供了基石。


二、二维范德华异质结材料器件

        新型二维半导体材料由于其优异的电学性能和超薄体材料特性,近年来成为学术界的研究热点。由二维材料通过定向干法转移制备而成的范德华异质结器件,可以省却传统化合物或硅基半导体异质结形成过程中由于晶格常数失配和热膨胀系数失配带来的结构缺陷与位错。利用不同的二位材料的不同特性和能带结构,可以便捷地形成独特的、类型丰富的超薄层状异质结电子和光电功能器件。在已有的研究成果中,可以利用BP/MoS2实现二值/多值逻辑器件,整流器件,存储器件等。




三、薄膜晶体管

       薄膜晶体管因其造价低廉,均一性好,而被广泛应用在大规模显示屏当中。目前,多数研究项目集中在新材料和新工艺的发掘,旨在提高薄膜晶体管的性能,如提高开态电流,加快开关速度,降低关态电流,减小功耗。此外,优化工艺,降低生产成本,以及拓展功能性也是该项目的研究热点。本课题组可灵活运用多种生长方式,如原子层沉积,磁控溅射等沉积可应用在薄膜晶体管当中的金属氧化物,涵盖整个器件结构,有源区,电极区和绝缘介质层。其材料包括IGZOZnOITOHfLaO等等。并实现了柔性器件,射频器件,反相器,多级环振等多种电路应用。




四.射频器件

射频器件是现代射频和微波系统中的关键器件,是无线连接的核心,可用作放大器、射频开关等。无线技术的发展也是伴随着射频器件的一代代革新逐步进步的。如今,人们的需求开始呈现多样化的特性,特别是大容量、低时延、便携可穿戴等,对射频器件的频率和功率都提出了更高的要求。因此,开发基于新材料的射频器件,成为科学界和产业界的共识,如基于氮化镓射频器件的无线系统就是实现5G通信的关键技术。本课题组主要基于新材料制备射频器件及电路,如宽禁带半导体材料氮化镓,二维柔性半导体材料石墨烯、二硫化钼、黑磷等,以探索可以满足未来人们更好需求的新器件和新技术。


         


五、宽禁带半导体功率器件

第三代半导体材料氮化镓(GaN)具有宽禁带宽度、高击穿电场、高热导率、耐辐射、抗辐射等优点,又由于AlGaN/GaN异质结界面处存在自发极化和压电极化,会在界面处形成高电子迁移率和高载流子浓度的二维电子气,因此基于AlGaN/GaN异质结的晶体管具有高速、大电流、高击穿场强的特性,本课题组侧重于研究增强型氮化镓高功率器件。

为了简化电路设计和避免换相失败而引起的电路短路,制备增强型器件尤为重要。采用原子层刻蚀并结合原子层沉积技术的凹槽栅金属-氧化物-半导体结构有效实现了高性能常闭型器件,器件表现出良好的开关特性,高关态击穿特性,并在高压下表现出极高的稳定性。


 

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