无机半导体波色态的设计合成

本项目是基于无机过渡金属氧化物原子尺寸p-n结设计合成的基础上，提出以无机半导体为研究对象，以歧化反应为基础，以实现无机半导体电子传输波色态为设计目标，开展对Ⅲ-Ⅴ﹑Ⅱ-Ⅳ与Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ族无机半导体材料的波色化研究。依据固体化学中调变价态和缺陷而改变固体电子，自旋，晶格及其相互作用的实验事实，同时考虑到电子传输对体系的单电子要求，设计新概念导电激子晶体。提出的该类导电激子晶体通过合成的歧化反应使固相为Mott-Hubbard绝缘体，在外场下保证激子作为媒介生成稳定的电子对，结合不同体系可能生成的等离激元，双孤子或其他极化子等波色态的理论，研究实现室温及室温以上超导的可能性。本项目的意义在于通过化学手段设计合成可实现物理凝聚的无机半导体，目前在无机半导体体系探索室温以上超导体的研究工作尚未见报道，因此本项目研究具有重要意义。

无机半导体玻色化是指无机半导体中的元激发——玻色子通过弱的相互作用耦合，在外场激励的条件下，粒子的能量色散关系满足玻色——爱因斯坦统计分布。由于处在玻色态的粒子具有全同性，因此以激子为媒介能在较高温度下实现超导态。本项目以三重价态晶态材料为研究基础，完善了原子尺度的p-n结的性质研究，发现单晶材料对交流信号的单向导通作用，同时丰富了连续电子组态的材料体系；通过化学手段设计合成可实现物理凝聚的无机半导体，以歧化反应为主要合成方法，结合其他多种合成方法制备了具有特殊结构An-1–Bn–Cn+1的激子晶体，从化学反应和物理合成等制备方法出发，优化了可能存在电子-激子耦合的原子-分子的晶体结构设计；模拟外场条件下通过电子和激子的耦合构筑室温以上的稳定的库珀对，理论计算了无机半导体材料处于玻色态时，孤子和极化子的动力学行为，为实际观测玻色态提供了可参考的物理图像。本项目预期在激子晶体的合成与制备方法学上取得突破性进展，在理论和实验上增进对形成室温以上超导态的认识。