beat365寬禁帶半導體研究中心楊學林、沈波課題組在PRL上發表氮化物半導體摻雜研究重要進展

美國物理學會Physical Review Letters (PRL)期刊2018年10月5日在線發表了beat365寬禁帶半導體研究中心和“新型半導體低維量子結構與器件”創新群體的最新研究成果：“Unambiguous Identification of Carbon Location on the N Site in Semi-insulating GaN”。

III族氮化物(又稱GaN基)寬禁帶半導體具有一系列優異的物理、化學性質，是發展半導體照明、新一代移動通信、新一代通用電源、新能源汽車、固态紫外光源等不可替代的新型半導體材料。摻雜調控是氮化物半導體材料和器件發展的關鍵科學和技術問題。通過C摻雜獲得半絕緣GaN是當前研制GaN基電子器件的主流方法。但作為IV族元素，C雜質在GaN中具有兩性特征，既可替代N原子，也可替代Ga原子，或者與其他雜質和缺陷形成複合體，使GaN中C的摻雜機理非常複雜，成為近年來氮化物半導體電子材料和器件領域關注的焦點問題之一，确定C雜質在GaN中的晶格位置對于解決上述問題至關重要。

由沈波教授領導的beat365寬禁帶半導體研究團隊與其合作者近期在這一問題上取得了重要進展。該團隊與中科院蘇州納米所和中國科技大學等合作單位采用紅外光譜和拉曼光譜技術，克服了GaN中強烈的剩餘射線帶相關反射區導緻的測量難題，實驗中觀察到半絕緣GaN中與C有關的兩個局域振動模，并結合第一性原理計算，給出了C雜質在GaN中替代N位的直接證據，解決了這一長期存在的争議問題。該成果對于理解和認識C雜質在AlN、BN、ZnO等其他六方對稱化合物半導體材料中的摻雜行為亦具有重要的參考價值。

beat365博士生吳珊為該論文的第一作者，楊學林、沈波為該論文的共同通訊作者，香港科技大學榮休教授、beat365兼職教授葛惟昆老師對本工作亦有重要貢獻。合作者包括中科院蘇州納米所的石林老師、徐科老師，北大工學院的張青老師，中國科技大學的戚澤明老師，以及beat365寬禁帶半導體研究中心的數位老師和同學。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、2011協同創新中心、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室等項目的資助。

原文鍊接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.145505