氮化物半導體具有寬禁帶、可調，高光電轉化效率等優(yōu)點，在紫外傳感器，功率器件，射頻電子器件，LED照明、顯示、深紫外殺菌消毒、激光器、存儲等領域具有廣闊的應用前景，被認為是有前途的發(fā)光材料。GaN作為一種性能優(yōu)越的寬禁帶半導體材料，它在紫外探測領域有著重要的研究意義和應用價值。GaN微納結構與體材料相比擁有更大的比表面積，較低的載流子散射，不僅有利于研究紫外探測物理機制，也是制備低維、高性能紫外探測器的理想結構。

在近期召開的第九屆國際第三代半導體論壇（IFWS）&第二十屆中國國際半導體照明論壇（SSLCHINA）的“氮化物半導體固態(tài)紫外技術”分會上，華南師范大學研究員王幸福做了題為“GaN微納結構及其光電子器件研究”的主題報告。

GaN微納米器件涉及納米線陣列LED、納米線柔性LED、納米線激光器、納米線集成光波導等，由于難以實現(xiàn)納米尺寸、空間密度、形貌、結構等的有效控制，限制了納米材料和器件的發(fā)展和應用。報告介紹一種新型GaN微納結構的制備方法、光電特性及其紫外探測器件。研究利用Si圖形襯底側向外延和電化學剝離在異質襯底上制備有序GaN微納陣列結構，該結構具有優(yōu)異的光場約束和載流子限域作用，該納米線具有較低的非輻射復合率和較高的輻射復合率，表明轉移后的納米線存在更少的缺陷。基于所獲得的高質量氮化鎵陣列，制備了低暗電流、高光電流的高性能紫外探測器。器件較低的暗電流歸因于表面的電子耗盡和肖特基勢壘的電子阻礙作用，而光照時由于光電子隧穿的作用，展現(xiàn)出超高的歐姆類型的光電流。這種極低的肖特基類型暗電流與高的歐姆類型光電流，體現(xiàn)了電子發(fā)射從TE模式向TFE模式的轉變。GaN微納紫外探測器克服了常規(guī)GaN探測器中紫外吸收率低、量子效率低、響應度低等限制，為新型低功耗高性能紫外探測器的實現(xiàn)提供了新思路。

報告中詳細分享了選區(qū)側向外延制備GaN微納陣列、電化學剝離制備GaN微納結構等的研究成果與研究進展。其中，選區(qū)側向外延制備GaN微納陣列涉及選區(qū)側向外延、外延位錯彎曲、單根微米線紫外探測、陣列微米線紫外探測、AlN 表面鈍化、芯片封裝內(nèi)容。電化學剝離制備GaN微納結構涉及PIN結構 vs·微納米陣列結構器件、電化學剝離、外延結構設計、電化學選擇性腐蝕原理、自支撐微米線陣列、微納米陣列紫外探測、N極性面強表面電勢等。 報告指出，鈍化GaN表面缺陷，利于提高器件光電性能；原位AlN鈍化層，提高金屬-半導體接觸勢壘，抑制暗電流＜1E-9；電化學剝離后，具有更優(yōu)異的弱光響應能力；微納米陣列器件具有更好的線性特性，耐壓更高。

嘉賓簡介

王幸福博士畢業(yè)于華南師范大學，2014年至2017年，在佐治亞理工學院王中林教授課題組擔任訪問學者和研究工程師?，F(xiàn)任華南師范大學研究員、青年拔尖人才，2018年廣東省“杰出青年”基金獲得者。迄今為止，作為第一或通訊作者在Advanced Materials、Nano Letters、ACS Nano、Nano Energy二十余篇，并獲得多項發(fā)明專利。主持有國家自然科學基金面上項目、廣東省重點領域研發(fā)計劃項目、廣東省“杰出青年”基金等。研究方向包括MOCVD法生長氮化物微納結構，GaN基紫外探測器、激光器和高電子遷移率晶體管等；GaN微納結構的壓電電子學/壓電光子學效應及器件研究。