【摘 要】
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铜氧高温超导丰富的物理属性使BCS理论遇到严峻挑战,尤其载流子密度实验结果显示"电声耦合"失效.我们多年来完成的一系列正电子实验和大量的理论计算结果表明,铜氧超导电性与价电子密度并没有直接关联.与之相对应,Hall效应实验也显示空穴载流子浓度变化不影响铜氧超导电性.两类实验结果一致表明,无论是空穴配对还是电子配对,铜氧超导的配对机制不服从"电声耦合".因为在BCS理论中,载流子的态密度直接决定了材
【机 构】
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郑州大学物理工程学院,河南省量子功能材料国际联合实验室,郑州450001
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铜氧高温超导丰富的物理属性使BCS理论遇到严峻挑战,尤其载流子密度实验结果显示"电声耦合"失效.我们多年来完成的一系列正电子实验和大量的理论计算结果表明,铜氧超导电性与价电子密度并没有直接关联.与之相对应,Hall效应实验也显示空穴载流子浓度变化不影响铜氧超导电性.两类实验结果一致表明,无论是空穴配对还是电子配对,铜氧超导的配对机制不服从"电声耦合".因为在BCS理论中,载流子的态密度直接决定了材料的超导电性.大量的飞秒激光谱和光子反射谱揭示了拆对能隙的存在,为铜氧超导电子对强关联耦合提供了有力的实验证据.
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由于价格低廉,在Si衬底上异质外延生长GaN材料来研制电力电子器件具有广阔的发展前景.然而,GaN与Si之间存在高达16.9％的晶格失配和56％的热失配,在Si上生长GaN将面临高难度的技术挑战.本文在4英寸Si衬底上采用Al组分阶变的AlGaN缓冲层生长了AlGaN/GaN/AlGaN双异质结构的HEMT材料,并成功研制出高击穿特性的功率器件.
以氮化镓(GaN)为代表的Ⅲ族氮化物半导体材料具有大的禁带宽度、高的击穿场强、高电子饱和速度和较高的热导率等特性,适合微波/毫米波大功率器件、电力电子器件和高温电子电路应用.本文给出了氮化物电子器件和相关材料生长方面的最新研究进展.
在功率开关应用领域,为了保障失效安全,常关型器件的实现是非常有必要的.本文采用选择区域外延(SAG)技术,即:在金属有机化学气相外延(MOCVD)外延生长形成的半绝缘(SI)GaN/Si基底上,选择性地在接入区生长AlGaN/GaN异质结,从而形成凹栅结构,成功制备了常关型Si衬底GaN基MOSFET(SAG-MOSFET,器件结构如图1所示).
柔性电子具备轻、薄、柔等便携式特点,可广泛应用于便携式无线通讯、监护电子、电子纸张、柔性显示等方面,具有良好的应用前景和很高的经济价值.然而,由于主体电子材料的电子迁移率和机械韧性难以兼顾,柔性电子器件的高频化发展受到限制.石墨烯是人类发现的首个二维材料,因其优异的性能己在电子领域取得了显著的成果,成为各国科学家研究的热点.
利用MOCVD技术，在4英寸SiC衬底上生长了AlGaN/GaN/AlGaN双异质结及InAlN/GaN异质结材料.利用XRD、Hall、AFM等测试方法对材料的晶体质量、电学性质及表面形貌等进行了分析：在4英寸SiC衬底上生长出的高质量GaN缓冲层(002)面及(102)面XRD摇摆曲线半高宽分别达到129、194弧秒；InAlN/GaN材料方阻不均匀性1.5％、室温二维电子气迁移率1216cm
我们实验发现,GaN基激光器在阈值处的电学特性不同于传统教科书的描述,表现出与GaAs基激光器迥异的特性.就此进行了深入细致的理论和实验研究,以期揭示其物理本质,丰富对于半导体激光激射的理论认识.研究发现这一反常特性是与受激辐射密切相关.
窄线宽1550nm激光器是激光通信、激光探测、激光测量等应用的核心元件,结构紧凑的窄线宽激光器大多采用半导体增益芯片作为增益区,再结合光栅外腔、集成光栅、耦合波导等线宽压缩元件来实现.单模和高功率输出是增益芯片的基本要求,GaAs基单横模激光器功率可以高达1.3W[1],但1550nm波段器件即使优化了波导结构也只能达到0.8W[2],这是源于InP体系材料吸收和载流子泄露等造成的.
发光波长位于2-3微米波段的高性能半导体激光光源因可以广泛应用于气体探测、红外对抗、长波通信、生物医学等领域而成为目前研究的热点.目前,2-3微米波段激光器有源区材料主要采用GaSb基量子阱和InP基量子阱结构.GaSb基量子阱材料因其生长结构复杂,含Sb的四元甚至五元系化合物生长及界面难以控制,很难满足实际应用需求.
受限于Mg固溶度低、热离化能大,以及Mg重掺杂所导致的自补偿效应,采用金属有机化合物化学气相沉积生长的p型GaN空穴浓度一般都处在低于1018 cm-3的水平.[1,2]因此,如何能实现高空穴浓度的p型GaN对于制备高性能光电子器件以及大功率电子器件依然是一个难题.
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