宽带隙氧化物光电功能材料的基础研究

宽带隙的半导体氧化物纳米材料在光电集成器件、信息处理、光催化和新型能源利用方面有广泛的应用前景。但由于对其电子结构、掺杂机制、磁性和热电特征等缺乏深入认识而限制了它们的应用。本课题针对宽带隙金属氧化物的能带结构、掺杂机制、影响其磁学性质和热电特征的因素展开研究，利用第一性原理大规模计算实现带隙的可控调节、克服p-型掺杂瓶颈，从本质上理解非掺杂和掺杂情况下磁性的微观起源，理解影响热电转化效率的微观机制，以此给出可行的调控措施。在此基础上，结合理论模型和计算结果，在实验上合成相关的氧化物薄膜和纳米材料，达到理论指导实验的目的。该项目的研究能够有力促进理论方法的发展和创新，在优化设计和改良氧化物特性方面有重要意义，有力推进半导体金属氧化物在新一代光电器件和新能源领域的应用。

研究半导体掺杂机制、实现半导体高效掺杂将对半导体光电材料与器件的研究有重要意义。主要研究内容是探索新型二维半导体材料与器件的光电性质，为它们在新型纳电子学、纳米光电子学、新能源器件等方面的应用提供新的思路和设计。项目整体进展顺利，项目成员在二维半导体材料及其场效应晶体管、二维异质结的设计及其应用、新型二维材料光敏气敏和输运性质等方面取得了丰富的研究成果。在项目支持下，已经在国际著名SCI期刊发表相关论文31篇，其中包括顶级期刊Nature Common、Nano Lett.、ACS Nano、Adv. Funct. Mater.、Scientific Reports、Nanoscale、APL等等，高质量地完成了预定目标。项目主持人李京波在项目执行期间还获得多项奖励和荣誉，2013年“杰青”终期评估“优秀”，2014年获中青年科技创新领军人才（中组部“万人计划”），2015年起享受国务院政府特殊津贴。项目执行期间培养博士研究生5名，博士后2名。