姚斌同志公示材料-长春光机所.DOC

姓名 姚斌 性别 男 出生年月 1962年2月 从事专业 凝聚态物理 专业技术职务 研究员 现工作单位 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 受聘岗位 创新研究员 上岗工作时间（年月） 2005年3月 学习经历（从大学开始填，内容包括时间（年月）、单位、学位、所学专业） 1979.09-1983.07 四平师范学院物理系，学士学位，物理教育专业 1985.09-1988.07 吉林大学物理系，理学硕士学位，凝聚态物理专业 1992.09-1995.07 中国科学院金属研究所快速凝固非平衡合金国家重点实验室， 工学博士学位，金属材料与热处理专业 工作经历（包括时间、单位、从事专业、专业技术职务情况，时间段要连续，准确到月份） 1983.07－1985.09 四平师范学院物理系，固体物理，助教1988.07－1992.09 四平师范学院物理系，固体物理，讲师1995.07－1998.06 吉林大学物理系，凝聚态物理，副教授，博士后 1998.06－1998.10 吉林大学物理学院，凝聚态物理，副教授 1998.10－1999.10 吉林大学物理学院，凝聚态物理，教授 1999.10－2001.10 新加坡国立大学材料系，凝聚态物理，Research Fellow 2001.10－2002.10 新加坡国立大学物理系，凝聚态物理，Research Fellow 2002.10－2005.03 吉林大学物理学院，凝聚态物理，教授，博士生导师 2005.03－ 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，凝聚态物理， 研究员，博士生导师 研 究 工 作 进 展 总 体 情 况 （包括已完成科学目标、成果在该领域所处地位、发表论文论著、获奖和经费情况、实验室环境、人才队伍建设） 一、研究背景 具有纤锌矿结构（Wurtzite）的ZnO材料是一种直接带隙的宽禁带半导体发光材料，主要靠激子复合发射紫外光，室温下的禁带宽度为3.37 eV，与GaN相近（3.39 eV）,激子结合能高达60 meV，远高于GaN的激子结合能（23meV）,被认为是制备高温紫外发光二极管（LED）和低阈值激光器（LD）等光电子器件的理想材料。近十多年来，一直受到人们广泛的研究。 在热力学平衡状态下，ZnO存在很多本征浅施主缺陷和固有杂质，如：Zn间隙，O缺位，杂质H等。这些施主缺陷和杂质，使未掺杂的ZnO表现出很好的n型导电性能，但也对ZnO的p型掺杂产生强烈的自补偿，造成p型ZnO制备的困难。按照半导体掺杂理论，VA族元素（N， P， As， Sb）和IA族元素（Li， Na）是ZnO的p型掺杂元素， 但理论和实验表明，1.VA族和IA族元素在ZnO中替代掺杂的形成能都为正，在热力学平衡状态下难以掺杂进出；2.形成的受主能级深，室温下难以激活。因此，近年来人们利用非平衡方法虽然实现了受主元素在ZnO中的掺杂，但掺杂浓度低，晶体质量差，所制备的p型ZnO电阻率高，载流子浓度低，迁移率低，稳定性和可重复性差，严重影响了ZnO在光电子器件上的应用。 近年来的理论和实验研究一直认为，ZnO的高度自补偿效应，低受主掺杂浓度和高受主离化能是造成高质量p型ZnO难以获得的主要根源，是ZnO研究领域的关键科学问题。 本项目针对p型ZnO制备中的关键科学问题，采取通过提高ZnO晶体质量以减少自补偿效应，增加受主掺杂浓度和控制受主掺杂状态以提高p型掺杂效率，提高ZnO价带顶能级以降低受主离化能的方案开展研究工作，探索完成此方案的物理方法和技术手段；以实现发展宽禁带半导体掺杂理论，生长出稳定、高效、器件质量的p型ZnO，设计和制备出ZnO紫外发光二极管(LED)等光电子器件的研究目标。 二、研究工作主要进展和成果 1、制备出N掺杂p型ZnO，实现了在蓝宝石衬底生长的ZnO同质p-n结的室温电致发光。 ZnO的p型掺杂是ZnO在光电子器件应用中的关键科学问题。在VA族元素中，N被认为是ZnO最合适的p型掺杂元素。但由于N在ZnO中的形成能为正，在热力学平衡状态下在ZnO中难以固溶，N在ZnO有受主NO和施主(N2)O两种掺杂状态，(N2)O施主对NO受主有补偿作用，使制备N掺杂p型ZnO非常困难。为克服这一困难，本工作利用射频等离子体辅助分子束外延技术（P-MBE），以高纯金属Zn为Zn源，NO为N和O源，采取非平衡掺杂的方法提高N在ZnO中的掺杂浓度，采用光谱原位监测，减少（N2）O施主的掺入，在蓝宝石衬底上生长出N掺杂的p型ZnO（p-ZnO：N）薄膜。并制备出p-ZnO:N/n-ZnO同质结，实现了在蓝宝石衬底上生长的ZnO同质p-n结的低温蓝紫色电致发光。这是继日本研究小组之后，国际上第二例关于ZnO同质结电致发光的报道。同日本研究小组的结