项目名称: 压电型半导体微纳结构界面光电转换及其调控机理的原位透射电镜研究

项目编号: No.11474337

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 白雪冬

作者单位: 中国科学院物理研究所

项目金额: 100万元

中文摘要: ZnO、GaN等压电型半导体纳米线比其块体材料更容易显现压电效应,利用压电势调控界面能带结构从而调控和增强光电转换性能,是本项目设计制备新型半导体微纳结构界面,研究光电转换及其调控机理的出发点。我们将制备几种基于压电型半导体(ZnO、GaN等)纳米线pn结异质界面,利用自主研制的原位透射电镜光电测试和纳米操纵装置,表征材料和界面结构,原位测量光机电耦合性质与光电转换性质,并操作纳米线机械形变产生压电势,研究光电转换性质与结构的对应关系及其在应变下的演化过程,在原子尺度揭示新型光电转换及其调控的机理。主要研究内容包括(1)研究单根半导体纳米线光机电耦合性质和结构与外场调控原理;(2)制备压电型半导体微纳结构pn结异质界面,加工制作适合透射电镜原位测量的器件结构;(3)原位测量发光和光伏特性,研究光电转换性质及其微观结构机理;(4)研究应变对光电转换性能调控和增强作用的机制,获得新型器件原理。

中文关键词: 半导体纳米结构;光电转换;原位透射电镜方法;光机电耦合;压电效应

英文摘要: Due to the prominent piezoelectric effect and surface/ interface effect, piezoelectric nanomateirals show the strong coupling among mechanical, optical and electrical property, which can serve as a fundamental for designing high-efficiency photoelectric conversion devices. This project will design and fabricate several interface heterostructures based on piezoelectric semiconductor nanowires (ZnO, GaN etc.). Using our homemade in-situ TEM optical-electrical probe technique, mechanical, optical and electrical manipulation will be conducted on individual nanostructures to measure multi-field coupling and photoelectric conversion properties. At the same time, high resolution image of nanostructures including interfaces will be recorded in-situ, and the principle and method of new energy conversion mode and performance manipulation for the semiconducting nanostructures by strain will be studied. The content includes: (1) Optical-electromechanical coupling properties of individual semiconductor nanowries and their manipulation will be studied; (2) Fabricate piezoelectric semiconductor nanowire p-n junctions, and further prepare the nanodevice which can be measured inside TEM; (3) Measure the light emssion and photovaltaic properties, the structural mechanism for the enhancement of photoelectric conversion will be revealed; (4) Based on the above studies, mechanical strain manipulated photoelectric conversion properties and its mechanism will be also probed.

英文关键词: semiconductor nanostructure;photoelectric conversion;in-situ TEM method;optical-electromechanical coupling;piezoelectric effect

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