过渡金属掺杂AlN单晶生长与物性研究

氮化铝（AlN）是一种重要的宽带隙半导体材料，在半导体照明、紫外探测和高温、高频、高功率器件等诸多领域具有广阔的应用前景。对AlN进行掺杂，不仅可以有效地调控AlN晶体的导电类型，而且会诱导出奇特的磁学和光学性质。本项目开展过渡金属(Fe、Cr、Mn、Cu等)掺杂AlN单晶生长和物性研究工作，研究晶体生长过程中的关键生长参数如生长温度、温度梯度、掺杂浓度以及杂质种类等对掺杂AlN单晶形貌、生长动力学等的影响规律，获得生长高质量掺杂AlN晶体的关键生长技术。研究掺杂AlN单晶的结构、缺陷、掺杂浓度、掺杂元素在晶体中的存在形式等。系统地研究掺杂AlN单晶的电、磁、光学特性，包括研究同一种掺杂元素不同掺杂浓度对AlN单晶的电、磁、光学性质的调控规律；研究不同掺杂元素对AlN单晶的电、磁、光学性质的影响规律，从而揭示掺杂AlN晶体中电荷、自旋和晶格的相互作用，发现若干新奇、重要的物性。

氮化铝（AlN）是一种重要的宽带隙半导体材料，在半导体照明、紫外探测和高温、高频、高功率器件等诸多领域具有广阔的应用前景。对AlN 进行掺杂，不仅可以有效地调控AlN 晶体的导电类型，而且会诱导出奇特的磁学和光学性质。本项目系统地研究了AlN单晶生长及物性，取得了如下创新成果：（1）研究了AlN在不同晶面取向的SiC衬底上的生长，掌握了SiC衬底对AlN初始成核的影响；（2）使用AlN缓冲层，成功抑制了SiC的分解，获得了无色透明的AlN单晶层；（3）研究了Cu掺杂及未掺杂AlN单晶的磁性，揭示了磁性的起源；（4）成功制备出高质量的Fe掺杂的AlN单晶纤维样品，在室温下观察到了受激辐射特性，揭示了Fe掺杂的AlN单晶纤维在光纤激光器中有重要的应用前景。