一维InGaO3(ZnO)m异质超晶格纳米结构的可控合成及其场效应晶体管

本课题拟采用脉冲激光沉积技术制备具有高迁移率的四元化合物InGaO3(ZnO)m（IGZO）一维异质超晶格纳米结构，实现形貌、尺寸和成分（或m值）可控；通过粉末x射线衍射，应用Rietveld 精修方法,结合高分辨透射电子显微镜技术，研究所制备的纳米材料的晶体结构；利用光谱方法,研究超晶格取向和组分对光学性质的影响；制作场效应晶体管,研究导电性质与超晶格取向和组分的关系；通过测量变温I-V曲线, 研究IGZO异质超晶格纳米材料导电的物理机制；优化器件工艺，制作高迁移率的IGZO场效应晶体管；利用第一性原理计算IGZO超晶格的电子态密度、能带结构及声子谱，模拟实验数据，从原子水平上揭示IGZO超晶格纳米结构的导电性质的微观物理机制。本课题不仅为实现IGZO材料的设计、合成和应用提供科学依据，而且对深入研究透明电路及研制场效应晶体管具有重要的理论和实际应用意义。

利用化学气相沉积方法合成四元化合物IGZO一维异质超晶格纳米结构，利用XRD技术，结合透射电子显微镜技术，分析和研究了其微观晶体结构；优化器件工艺，制作了IGZO场效应晶体管，表现出良好的电学性质；通过测量变温I-V曲线，研究了IGZO异质超晶格纳米材料的导电机制；提出IGZO原子结构模型，利用密度泛函理论计算了IGZO超晶格的电子态密度、能带结构及声子谱，模拟了实验数据，从原子水平上揭示IGZO超晶格纳米结构的导电性质的微观物理机制。此外，我们还在相关领域开展了一些有益探索：成功制备ZnO/Zn、ZnO /ZnO:S、ZnO/ZnS、ZnO/ZnSe系列异质结纳米结构；结合静电纺丝技术与软化学合成方法制备了一系列具有可见光响应的一维异质结光催化剂；利用空间分辨的二维光致发光成像技术系统建立了变径的ZnO纳米线直径与光致发光性质之间的联系；基于理论计算和分析，设计出以MnO2/ZnO、MnO2/H-TiO2、ZnCo2O4/Ni(OH)2和NiCo2O4为电极材料的高性能超级电容器结构。