第二小组

第二小组

人员构成

康俊勇 教授  |   詹华瀚 副教授  |   王惠琼 教授  |   周颖慧 教授   |  吴猛 助理教授

陈晓航 教授级高级工程师  |   张纯淼 中级工程师  |  王浩 工程师

博士生：吐尔洪江∙吾拉木  |  萨娜 | 林高翔 | 邓铁龙 | 杜颖

硕士生： 鲁浩伟 | 梁雁彤 | 杨仁琪 | 陈豪飞 | 张润涵

林梓淇 | 翁小蒙 | 马修益 | 封辉 | 陈子涵 | 张思晴 | 宿一曼 | 刘辉强 | 李昊天 | 张思晴


研究方向

研究方向一：氧化锌材料及其生长动力学

宽禁带半导体ZnO材料，具有宽带隙，大激子束能，与人体亲和性好等理化特性，在半导体光电器件等方面具有广泛的应用前景。本方向主要利用超高真空MBE-SPM联合系统，结合其他理论和实验方法，研究高质量ZnO单晶薄膜的生长及生长动力学，材料的掺杂改性，分析其光电特性，并探讨ZnO基光电器件的应用。近年来，我们在蓝宝石、氧化锌、氮化镓、硅等衬底上开展了一些相关的材料制备及特性分析工作，并利用蒙托卡罗、分子动力学和第一性原理计算等理论计算分析方法，对材料的结构性能和生长动力学作了初步的探讨。对MgZnO三元混晶，也开展了一些初步的研究分析。

代表文章：

  1. Hao Wang et al. Effects of nitrogen dopants on the atomic step kinetics and electronic structures of O-polar ZnO. Nanoscale, (2016) ，8， 4381

  2. Baofeng Jiang et al. Kinetic-Dynamic Properties of Different Monomers and Two-Dimensional Homoepitaxy Growth on the Zn-Polar (0001) ZnO Surface. Cryst. Growth Des. (2012)， 12, 2850−2855

  3. Peng Wang et al. Quality improvement of ZnO thin layers overgrown on Si(100) substrates at room temperature by nitridation pretreatment. AIP Advances. (2012) ，2, 022139

  4. Xuefeng Wu et al. Properties of ZnO grown on sapphire with different buffer layers. Journal of Crystal Growth (2011) ，519-523, 318

  5. Bingwan Huang et al. Square ZnO nano-column and its thermal evolution. Science China E：Technological Science. (2010)， 53(2)， 309

研究方向二：材料表面界面分析

半导体材料表面与界面，对材料的结构性能和器件应用有着巨大的影响，开展相关的研究具有重要的科学和应用意义。本方向借助超高真空MBE-SPM联合系统，结合理论分析模拟，开展半导体表面的表征分析，表面再构和改性，元素在表面上的沉积、吸附等动力学分析，和表面纳米结构的构造等方面的研究工作。近年来，主要开展了ZnO/Si界面结构，Si(111) -7x7和Si(100)-2x1表面再构及其上Zn、Mg、Ag、Al等金属的沉积，以及金、银等纳米团簇或者单原子层薄膜的制备等方面的研究工作。

代表文章：

  1. Peng Wang et al. Effects of different substrate surface modifications on the epitaxial ZnO/Si. Journal of Crystal Growth (2013) ，246-250, 378

  2. Yaping Wu et al. Atomic structure and formation mechanism of identically sized Au clusters grown on Si(111)-7x7 surface. THE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS (2010) ，133, 124706

  3. Xiaohang Chen et al. Initial stages of Mg adsorption on the Si(111)-7×7 surface. Journal of Applied Physics. (2010) ，107(2) ，023505

  4. Changjie Zhou et al. Structural and electronic properties of identical-sized Zn nanoclusters grown on Si(111)-(7×7) surfaces. Journal of Chemical Physics. (2009), 13(2), 024701

  5. Yinghui Zhou et al. Au-induced charge redistribution on Si(111)-7×7 surface. Surface science. (2008), 602(2) 638

研究方向三：半导体量子结构材料与器件

量子结构材料与器件是近年来光电信息功能材料与器件研究的一个前沿，是由信息技术等应用需求和材料制备技术所决定的。量子结构材料包括超晶格和量子阱、量子线、量子点等低维结构材料，具有独特的物理性质，和广阔的应用前景。本方向以单晶薄膜材料的研究为基础，利用MBE、MOCVD等高质量薄膜生长系统，制备量子点、量子阱、超晶格、数字混金等结构材料，分析其特性，并探讨在LED、探测器等光电器件的应用。已开展的工作包括InAs/GaAs量子点，MgZnO/ZnO相关的量子阱、超晶格、数字混金等材料。

代表文章：

  1. Changlian Jin et al. Optimizations of ZnO/Si(100) with ZnO/ZnMgO super lattice buffer layers grown by molecular beam epitaxy. Advanced Materials Research (2013), 706-708, 172-175

  2. Huahan Zhan et al. Self-assembled InAs quantum dots formed by molecular beam epitaxy at low temperature and post growth annealing. Journal of Applied Physics. (2003), 93(10), 5953

  3. Huahan Zhan et al. Low-temperature growth of self-assembled InAs dots on GaAs by molecular beam epitaxy. Journal of Crystal Growth. (2003), 251 ,135

  4. Huahan Zhan et al. MBE/MEE growth and characterization of C-60-doped GaAs. Journal of Crystal Growth. (2001), 227-228, 93

  5. Zhongye He et al. The MgZnO quasi-ternary alloys with zinc treated MgO buffer layer. (Submitted to AIP Advances)

研究方向四：二维晶体及其异质结构的原子级制备控制和表征

二维晶体材料是近年来凝聚态物理领域研究的一个前沿课题。为了开发新型的二维晶体，拓展其更为丰富的特性和功能，最基本和关键的问题在于如何制备出高质量的二维晶体材料。本课题主要采用超高真空分子束外延方法，从原子尺度上精确控制材料的生长，利用扫描隧道显微镜/谱等高分辨测量技术的原位表征，研究二维晶体及其异质结构体系的表面/界面结构和物理特性，探索其电子结构和物理性能的调控方法，研究材料中存在的新奇物理现象。

研究方向五：六方氧化锌与立方功能氧化物的界面耦合研究

薄膜材料之间的界面性质对所集成的电子器件的性能产生重要的影响。其中，半导体与功能氧化物之间的界面耦合行为是目前关注的热点之一。半导体材料是有源器件的基础，而功能氧化物功能材料在无源电子器件中有重要和广泛的应用。然而半导体和功能氧化物功能材料复合薄膜化尚未成熟，抑制了有源-无源电子器件的集成，阻碍了电子信息器件进一步微小化。本课题方向侧重于研究具有六方结构的半导体氧化锌和具有立方结构的氧化物之间的界面耦合行为，以及可能形成的新型物理性质和材料性能。本项目的开展有望为功能氧化物与半导体的多层薄膜集成提供理论设计指导，同时为设计具有新功能的异质结提供科学依据，属于信息科学与数理、材料等学科的交叉研究课题。

本课题的开展依托课题组的分子束外延生长和表征集成设备，并充分利用国家大科学仪器装置（北京光源、上海光源、台湾光源）进行深入的界面电子结构分析，利用国际合作单位的先进电子透射显微镜进行原子级层面的界面结构研究。

代表文章：

  1. Hua Zhou et al. Evolution of Wurtzite ZnO Films on Cubic MgO (001) Substrates: A Structural, Optical, and Electronic Investigation of the Misfit Structures, ACS Applied Materials and Interfaces 6, 13823 (2014).

  2. Hua Zhou et al. Tailoring of non-polar and polar ZnO planes on MgO (001) through molecular beam epitaxy, Nanoscale Research Letters 7, 184 (2012).

  3. Hua Zhou et al. Wurtzite ZnO (001) films grown on cubic MgO (001) with bulk-like opto-electronic properties, Applied Physics Letters 99, 141917 (2011).