III-V族半导体多壳层同轴纳米线的光伏特性研究

项目名称： III-V族半导体多壳层同轴纳米线的光伏特性研究

项目编号： No.10804081

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2009

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 石林

作者单位： 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所

项目金额： 24万元

中文摘要： 材料的维度降低，会产生新的量子效应，因而减少了两个维度的纳米线现在倍受关注。本课题着眼于具有更多带隙结构选择的III-V族半导体材料GaN/InGaN，研究其形成多壳层同轴纳米线结构的光伏特性。在研究中，我们利用第一原理计算进行电子结构预测，分析直径、生长方向和静压力对能带结构的影响，开发了针对缺陷的电子声子耦合的计算程序，对GaN中的点空位进行模拟计算；采用HVPE方法生长了直径为20~50nm，长度在500~1000nm间的GaN纳米线；在原子力显微镜（AFM）上结合自主研发的表面光电压谱仪（SPS）进行结构和光伏特性的测量，并采用有标记铜网进行了TEM、SEM、CL和AFM的同位测量，实现了多种测量手段对于同一根纳米线晶体结构、发光特性的深入研究。

中文关键词： 同轴纳米线；光伏特性；III-V族半导体；能带设计；第一原理计算

英文摘要： Materials with lower dimensionality present new properties due to the quantum confinement effect, therefore nanowires attract widespread attention. In this project, the focus is put on the core-shell coaxial nanowires based on III-V semiconductor GaN/InGaN with tunable band gap and their photovoltaic characteristics. We investigate the electronic structures using the first-principle calculation. The relation among diameter, pressure coefficient and band gad has been studied. We also develop an electron-phonon coupling program to calculate the vacancy in GaN. Using HVPE method, the GaN nanowires have been grown with 20~50nm diameter and 500~1000nm length. We characterize the structural and photovoltaic properties with atomic force microscope (AFM) and the proprietary surface photovoltage spectroscopy (SPS), respectively. Based on the marked copper mesh, we realize the on-site measure with TEM, SEM, CL and AFM. The multiple characterize methods help us to research the structural and photovoltaic properties of nanowires deeply.

英文关键词： coaxial nanowire; photovoltaic characteristics; III-V group semiconductor materials; energy band design; first-principle calculations