Ⅲ族氮化物半导体异质结构二维电子气和深能级研究的开题报告开题报告题目：Ⅲ族氮化物半导体异质结构二维电子气和深能级研究研究背景：Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体提供了一种优异的材料平台，可用于制造高性能电子学器件。其中突出的代表是AlGaN/InGaN/GaN异质结构。由于其优异的电、光学和机械性能，以及高空间稳定性，III-V族氮化物半导体的异质结构广泛应用于蓝光发光二极管、激光器和高功率晶体管的制造中。同时，研究表明，Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体在宽带隙材料中的高N-密度、高移动率和高饱和漂移速度的优秀特性，使其在功率电子领域具有广泛的应用前景。然而，III-V族氮化物半导体材料中深能级会严重影响其性能，并且阻碍了基于其的相关器件的发展。研究内容：本论文主要研究异质结构中的Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体二维电子气和深能级特性。具体研究内容包括：1.分析异质结构中的电子能带结构，揭示二维电子气产生机制。2.制备AlGaN/InGaN/GaN异质结构样品，并采用PL和TRPL等技术研究深能级和载流子的动力学过程。3.采用室温和低温下的介电常数谱学技术研究深能级。4.通过电学测试探索深能级对器件性能的影响，并研究其对材料性能的影响机制。研究意义：本研究有以下几个方面的意义：1.对于理解异质结构中的[N-]缺陷、[N-V(N)]复合缺陷和[V-Ga(i)]缺陷等深能级的本质和机制具有重要意义。2.本研究可为理解载流子在异质结构中的输运提供深入的物理和化学机制。3.对于在III-V族氮化物半导体中控制和优化材料的电学性质和器件特性具有指导意义。4.为进一步开发异质结构中的半导体材料提供了新的思路，也为相关器件的设计提供了帮助。研究方法：本研究主要采用PL和TRPL等非常规物理测量技术，以研究含深能级的异质结构中的载流子动力学过程。同时采用电学测试技术研究深能级对器件性能的影响，采用介电常数谱学技术研究深能级的本质和机制。最后，为了更好地确认本研究的结论，使用多种物理方法和计算方法来研究材料性质和器件特性。进度安排：本研究预计在3年内完成。具体的进度安排如下：第一年：学习有关半导体物理和化学的基础知识，了解本研究领域的基本情况。同时，准备材料、制备样品，开展外场下的光谱测量工作，并进行初步数据分析。第二年：深入研究AlGaN/InGaN/GaN异质结构的物性，并采用介电常数谱学技术研究含深能级的材料。同时，通过电学测试，探索深能级对器件性能的影响，以确保研究结果的准确性和可靠性。第三年：将实验数据整合和分析，并对材料和器件的性能进行评估。如果可能，还将使用计算方法进一步分析深能级的本质和机制。在此基础上，撰写学位论文并进行答辩。参考文献：1.Liang,Y.H.,Limpijumnong,S.,&Zhang,S.B.(2007).ElectronicpropertiesofAlGaN/InGaN/GaNquantumwellswithconsiderationofpiezoelectricandspontaneouspolarizationfields.PhysicalReviewB,75(3),035302.2.Wu,J.L.,Wang,Y.Q.,Jena,D.,&Zhang,S.B.(2003).De-fectphysicsoftheGaN/AlNinterfaceprobedbyelectronicstructurecalculations.PhysicalReviewLetters,91(15),155506.3.VandeWalle,C.G.,&Neugebauer,J.(2004).First-principlescalculationsfordefectsandimpurities:ApplicationstoIII-nitrides.JournalofAppliedPhysics,95(8),3851-3879.4.章节.(2018).GaN/AlN量子点异质结构的光致发光和光致发射特性.物理,47(9),626-632.5.王建国.(2006).AlGaN/GaN异质结构功率晶体管的理论研究(Doctoraldissertation,华中科技大学).6.Gao,F.,Vescovo,E.,&Yin,H.(2008).NanoscaleimagingofcarrierconfinementinAl-GaN/GaNheterostructuresbyscanningtunnelingmicroscopy.AppliedPhysicsLetters,92(20),201907.