六方氮化硼（hBN）是重要的超寬禁帶半導體材料，具有類石墨烯層狀結(jié)構(gòu)和獨特的光電特性，在深紫外發(fā)光器件和探測器領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。早在2007年，科研人員就開展了對hBN材料激子發(fā)光特性的實驗研究與理論分析，相關(guān)成果發(fā)表在Science期刊上（Science,2007,317:932-934），并通過陰極發(fā)光（CL）測試*證明了hBN材料具有深紫外發(fā)光特性。隨著研究的發(fā)展，科研人員通過光致發(fā)光（PL）技術(shù)確定了hBN材料具有復雜的缺陷發(fā)光特性，且堆疊層錯是缺陷發(fā)光的*主要誘因（ACSPhotonics,2014,1(9):857-862.）。基于hBN材料展現(xiàn)出的優(yōu)異紫外發(fā)光特性，近幾年應(yīng)用剝離單晶hBN與石墨烯材料結(jié)合，研制出了深紫外發(fā)光器件（NatureCommunications,2021,12(1):7134;AdvancedMaterials,2022,34(21):2201387.）。然而，能制備出PN結(jié)型高效率半導體發(fā)光器件一直是本領(lǐng)域追求的目標，hBN薄膜的n/p摻雜問題(尤其是n型摻雜)一直是重大的科學和技術(shù)難題。
近期，西安交通大學電信學部電子學院李強團隊，應(yīng)用LPCVD系統(tǒng)在藍寶石襯底進行大尺度hBN單晶薄膜的外延生長和摻雜研究。選用藍寶石襯底直接外延生長大面積連續(xù)的hBN薄膜，通過超高溫外延生長（~1400°C）實現(xiàn)了hBN薄膜的高結(jié)晶度，隨后應(yīng)用S元素在hBN薄膜內(nèi)進行了替位摻雜，成功突破了大面積hBN單晶薄膜的n型摻雜，S摻雜濃度達1.21%（圖1）。結(jié)合Mg摻雜的p型hBN薄膜，制備了基于hBN材料體系的同質(zhì)PN結(jié)，即hBN:S/hBN:Mg同質(zhì)結(jié)。對構(gòu)建的同質(zhì)PN結(jié)進行PL測試，通過對結(jié)果的分析確定了同質(zhì)結(jié)形成后，光生載流子會在內(nèi)建電場作用下漂移至空間電荷區(qū)內(nèi)，進而發(fā)生輻射復合發(fā)光，實現(xiàn)了深紫外光（261nm-300nm）的出射。hBN薄膜摻雜的突破，意味著六方氮化硼可以作為深紫外光電器件的主體材料，為后續(xù)半導體型更短波段深紫外發(fā)光器件的研制提供了一個新的研究方向。
該研究成果以“Deep-UVLight-EmittingBasedonthehBN:S/hBN:MgHomojunction”為題發(fā)表在國際權(quán)威期刊《先進科學》(AdvancedScience)上，西安交通大學為*通訊單位。西安交通大學博士生陳冉升和青年教師李強為共同*作者。西安交通大學李強副教授、中科院半導體所郭亞楠研究員、英國卡迪夫大學TaoWang教授、西安電子科技大學郝躍院士為共同通訊作者。同時，感謝西安交通大學分析測試共享中心對本工作表征方面的支持。
李強課題組一直致力于六方氮化硼材料的外延生長與深紫外光電器件的研究，近期工作在AdvancedFunctionalMaterials,ACSAppliedMaterials&Interfaces,AppliedSurfaceScience、CrystalGrowth&Design等*具影響力期刊上發(fā)表了一系列文章。
論文鏈接：http://doi.org/10.1002/advs.202414353
李強老師主頁：http://gr.xjtu.edu.cn/web/liqiang2014
鏈接來源：https://mp.weixin.qq.com/s/C0kcZUy20bdHP7a4AGo3FA
本站部分文章系轉(zhuǎn)載，不代表中國硬質(zhì)合金商務(wù)網(wǎng)的觀點。中國硬質(zhì)合金商務(wù)網(wǎng)對其文字、圖片與其他內(nèi)容的真實性、及時性、完整性和準確性以及其權(quán)利屬性均不作任何保證和承諾，請讀者和相關(guān)方自行核實。據(jù)此投資，風險自擔。如稿件版權(quán)單位或個人不愿在本網(wǎng)發(fā)布，請在兩周內(nèi)來電或來函與本網(wǎng)聯(lián)系。
