氧化物半导体光电信息材料与器件团队

团队负责人:梅增霞

职务/职称

◆ 松山湖材料实验室研究员、半导体材料表面界面及器件应用团队负责人
◆ 中科院物理所副研究员、博士生导师

研究方向

◆ 长期从事宽禁带氧化物半导体材料和器件等方面研究

学习/工作经历

◆ 2005年,获中科院物理所凝聚态物理专业博士学位后留所工作
◆ 2019年11月起,松山湖材料实验室全时研究员、团队负责人

团队成员

团队目前包括4名科研人员、1名助理工程师、1名行政助理和5名博士研究生。其中:

刘尧平:研究员,主要从事新能源材料与器件的基础研究与产业化开发,发表SCI论文30余篇,申请专利60多项,授权30余项。

梁会力:副研究员,主要从事氧化物半导体材料与器件应用,发表SCI学术论文30余篇,申请专利30余项,授权10余项。

王燕:高级工程师,主要从事硅基太阳能电池产业化开发及新型高效太阳能电池研究,发表SCI论文13篇,申请专利40余项,授权20余项。

黄锦莹:行政助理,主要负责团队日常运行事务。

 

团队简介

项目介绍

本团队以应用为导向、对半导体材料及器件进行深入研究,主要瞄准新型光电探测材料的可控制备及器件研制,注重分析半导体材料中缺陷与表面界面性能调控对器件性能的影响规律和内在机制,同时探索新型器件应用,力争在材料的设计/制备理论与技术和相关物理机制研究方面取得具有国际重要影响力的成果,发展具有自主知识产权的工艺和技术,为新型光电探测器件的性能调控和应用评估奠定实验基础。

 

研究方向

(1)日盲(220~280nm)紫外探测

不受太阳辐射的环境干扰,相比红外探测来说,其灵敏度和准确度都会大大提高,在紫外天文学、火灾预警与引擎监控、水下紫外通信、生化反应监测、外空间紫外秘密通信、电力安全等方面具有重大应用价值;

(2)X射线探测:

在民生医疗、公共安检设备、工业探伤等领域有广泛应用,可称为“国之利器”。非拼接式大面积高性能耐辐照X射线探测器的材料研究与器件研制是目前各国都在倾力推进的方向之一。

(3)非制冷型硅基中红外光子探测

将光子探测器的光谱范围从近红外(0.8-2μm)延伸到中红外(2m-25μm)波段,是提高现有光通信(1.3μm、1.5μm)数据传输量的重要途径之一,也将对工农业、信息、环境、生物工程、医疗、空间技术和科学发展产生重大影响。

 

项目进展

目前常用的半导体光电探测器多是依赖传统Si半导体材料,背底噪声大,成本高,难以柔性化等问题要求我们不断开发新的探测材料与器件,获得低成本高性能的大面积光电探测材料和技术。

团队前期研究工作充分证明新型超宽禁带氧化物半导体材料―氧化镓(Ga2O3)在直接型日盲紫外/X射线光电探测中均具有重要应用价值(图1)。

图1 非晶Ga2O3材料性能研究及光电探测器研制
[Adv. Opt. Mater. (2017) 5, 1700454;ACS Photonics (2019) 6, 351;Adv. Opt. Mater. (2020) 8, 1901833]

 

自2009年起,团队就开展了晶硅表面绒面结构的调控技术、钝化机理与载流子在表面界面的输运性能等研究工作,获得了一系列重要的原创性成果(图2)。

图2 金属催化刻蚀机理研究及晶硅表面绒面结构调控技术

[Small (2012) 9, 1392; ACS Appl. Mater. Interfaces (2016) 8, 26; Nanoscale (2017) 9, 907; ACS Appl. Mater. Interfaces (2019) 11, 10052]

 

目前存在的科学问题主要有四点:

(1)本征点缺陷对材料探测性能的影响规律与调控原理

(2)掺杂对提升材料探测性能的作用机制

(3)材料与器件的耐辐照特性研究

(4)提高材料在中红外波段的吸光效率和光生载流子的收集效率

 

团队定位

以应用为导向的前沿基础研究,注重分析半导体材料中缺陷与表面界面性能调控对器件性能的影响规律和内在机制,同时探索新型器件应用。

 

在研项目

国家自然科学基金3项、广东省基础与应用基础研究基金区域联合基金重点项目1项。