硅基纳米半导体发光材料和纳米结构

Si-based Nanostructural Semiconductor Light Emitting Materials and Nanostructures

项目批准号：59832100，59342050，59242004

南京大学　鲍希茂* 、吴兴龙、刘湘娜

　　微电子技术正在向纳米电子技术和光电子技术发展，合理的途径是以硅和硅集成技术为基础，实现硅基纳米电子和光电子集成。该研究是为实现硅基纳米集成奠定基础。

● 主要研究成果

　　几项创新性成果：

1．设计研制了多种硅基纳米半导体发光薄膜材料硅衬底上热生长SiO2，在SiO2上注入Si、Ge、C等形成了SiO2镶嵌纳米Si、Ge 和SiC发光薄膜，获得了红、黄、蓝和紫光发射。

图3. 将多孔氧化铝解离开来，可以获得独立的氧化铝纳米管，与碳纳米管不同，它是绝缘性纳米管，是制作纳米器件的模板，可提供量子势垒和钝化层，填充金属(Cu、Au等)可以用作纳米集成的连接。

图4. 用Er和Si在低氧压下共溅射，获得了球形生长的硅纳米晶粒，Er中心分布在硅晶粒的表面。对球形晶粒的低频拉曼散射研究，从理论和实验上揭示了 Lamb理论对嵌在介质中球形颗粒表面振动特性研究的有效性。

图1. 以多孔氧化铝为模板，用电子束沉积和激光溅射， 在孔中填入Si，退火后形成由一串串纳米硅排成的硅基纳米结构，检测到黄绿光发射，形成了硅基纳米光源列阵。

图2. 以多孔氧化铝为掩模，用电化学法在硅基上生长纳米 SiO2岛列阵，注入Ge 后检测到紫光发射，获得硅基纳米紫光光源列阵。

　

2．在硅基上直接生长多孔氧化铝作为模板和掩模，研制硅基纳米结构

● 代表性论文

1. J. K. Shen et al., Appl. Phys. Lett. 70, 3134 (2000)

2. X. L. Wu et al., Phys. Rev. Lett. 86(14), 3000-3003 (2001)

3. L. Pu et al., Angew. Chem. 40, #1 (2001)

● 应用前景

　　在技术上和理论上为硅基纳米光电子集成准备了条件，在此基础上
可进而开展硅基纳米光电子集成研究。

● 奖励情况

(1) 国家自然科学奖四等奖(1999年)

(2) 江苏省科技进步奖一等奖(1998年)

(3) 南京十大科技成果(1998年)

　

工程与材料科学部、国际合作局 主办
数理科学部、化学科学部 协办