AlN基III族氮化物稀磁半导体纳米材料的可控制备及光学性能研究

以研究具有高居里温度(高于室温)和大饱和磁矩(1-2uB/磁性离子)的III族氮化物基稀磁半导体纳米材料与III族氮化物基纳米尺度自旋电子与光电子器件所涉及的新材料与新工艺基础问题为目标。利用化学气相沉积方法合成不同组分、尺寸和形貌的III族氮化物纳米结构；从材料的生长和评测入手，研究掺杂过渡金属元素的III族氮化物基稀磁半导体纳米材料的制备工艺、结构和物化性能等材料与物理应用基础，探索对III族氮化物纳米材料的结构、组分及性能调控的可能途径。研究掺杂原子在III族氮化物中的离子价态、分布及周围结构，揭示AlN基宽禁带稀磁半导体材料的磁性机制和来源；研究不同过渡金属掺杂的III族氮化物纳米材料的发光性能，为稀磁半导体纳米材料的可控制备提供技术支持和理论基础，为进一步探讨和研究纳米尺度AlN基自旋电子和光电子器件提供材料和理论基础。

项目主要研究了三族氮化物纳米材料的制备及其性能，包括. 1）Cu-，Fe-掺杂的AlN纳米线，薄膜的制备，研究了不同掺杂浓度和退火处理对材料铁磁性能的影响。. 2）AlGaN三元合金纳米结构的制备，研究了不同形貌包括纳米棒、纳米尖、纳米花、纳米塔、纳米枝等纳米结构的可控制备，并研究了他们的光学性能，场致发射性能等。. 3）碳布上生长AlN及AlGaN纳米结构，研究了他们的场致发射性能。.主要成果如下：. 1）用简单CVD法制备的Cu掺杂的AlN纳米线表现出较为优良的铁磁性能；同时退火处理能一定程度上提高Cu-、Fe-掺杂纳米材料的晶体质量使得相应的铁磁性能得到增强。相关工作在《人工晶体学报》，科技在线发表论文两篇。. 2）通过调控源材料的浓度，N源NH3通入时衬底温度，调节生长区域（衬底）温度等实现对AlGaN不同纳米形貌的控制，制备了全组分AlGaN纳米材料。这些工作已发表论文3篇。. 3）利用导电性能好的柔性碳布作为衬底制备得的AlN，AlGaN纳米线表现出极优异的场发射性能，相关工作已在“Carbon”上发表论文一篇，整理成文并投稿一篇。