项目背景

作为直接带隙半导体，III族氮化物提供的宽带隙范围从InN的0.64eV和GaN的3.4eV到AlN的6.2eV，跨越整个紫外和可见波段4-7以及近红外区域。因此，III族氮化物已被广泛用于制造发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、光电探测器(PD)和太阳能电池。此外，纤锌矿半导体中的自发极化和压电极化以及高电子漂移速度可用于制造基于AlGaN/GaN异质结构中的二维(2D)电子气(2DEG)的高电子迁移率晶体管。目前，通过采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）、3分子束外延（MBE）或氢化物气相外延（HVPE），可以在c面蓝宝石Si（）上获得结晶质量高的III族氮化物薄膜。)或6H-SiC衬底在高生长温度下，通常高于°C。然而，由于基板和外延层之间的强sp3型共价键，从这种单晶基板上剥离III族氮化物薄膜被证明是困难的。为了克服这个问题，已经研究了通过激光辐射、基于印章的印刷、化学蚀刻和机械剥离单晶基板的热释放。然而，未来的应用仍然存在一些瓶颈，例如柔性生产过程的损坏、尺寸有限和繁琐的步骤。此外，柔性非晶衬底通常不能承受如此高的生长温度，并且由于表面原子排列无序，不能用于单晶薄膜的外延生长。7因此，很难为下一代可穿戴和可折叠应用留出余地。基于III族氮化物的发电（光）电子器件。

另一方面，sp2键合的二维材料（例如，石墨烯、六方氮化硼和过渡金属二硫属化物）表现出六方面内晶格排列和弱键合层。如果sp3键合的III-氮化物薄膜能够以某种方式在sp2键合的二维材料上生长，那么理论上可以将这些功能薄膜转移到国外的柔性基板上，因为二维材料两侧的范德华相互作用较弱。在这种情况下，2D材料不仅可以作为缓冲层，还可以为III族氮化物外延层的机械剥离提供释放层。这种方法可以潜在地用于以低成本获得大规模（高达几英寸）的柔性III族氮化物器件。

与热、化学和机械方法相比，上述策略是一种简单可行的转移技术，无需额外的程序或设备。该项目旨在(i)研究构成传统半导体基础的理论(ii)讨论可在转移后回收的原始基板的材料选择。外来基板的选择也是通用的，以适应设备的电气、光学或热要求。例如，大功率器件的散热可以通过采用国外高导热率衬底轻松解决，从而克服了开发低成本和高质量GaN基垂直电子器件的主要障碍(iii)这些努力根据制造顺序，即二维材料制造、III-氮化物vdWE和转移印刷，如图1所示。文章组织如下。第一部分简要介绍了二维材料及其独特的性质。第二部分阐述了vdWE最常采用的二维材料，包括石墨烯、六方氮化硼(h-BN)和过渡金属二硫属化物(TMDC)。比较和讨论了每种二维材料的优缺点。(iv)学习控制相关电子演化的实验方法，这对开发半导体材料有很大贡献。

基本信息

●导师1对1

●远程线上

●项目时长2-5个月

适合人群

●本科生、硕士生、博士生

●对材料科学与工程、化学、化学工程、纳米工程、电子工程、微电子学、物理感兴趣的同学

●希望接触海外顶尖科研团队和教授一起做研究，体验国外科研环境的学生

导师背景

C.Wang导师

加州大学洛杉矶分校化学系博士研究员，西北大学化学工程硕士毕业。主要研究方向为电化学，能源储藏仪器设计，绿色化学，高分子材料合成与分析。导师也对生物化学，生物科技和制药有研究。导师曾获加州大学优秀化学研究奖。导师也有丰富的从业经历，曾帮助多家硅谷和国内企业设计铝合金以及化学供能系统。

注：本项目对导师安排有最终解释权

学习内容

A部分

半导体和二维材料介绍

B部分

传统的半导体和制造方法

a)半导体的分类

b)寻找二维基板材料的原则

c)二维材料晶体结构和相图

C部分

石墨烯二维超导体

a)石墨烯二维半导体概述

b)石墨烯基半导体的电子结构

D部分

过渡金属二硫化物半导体

a)过渡金属二硫化物半导体概述

b)过渡金属二硫属化物结构的理论分析

c)过渡金属二硫化物电子结构的进一步分析

E部分

材料特性和半导体合成

F部分

报告书写和呈现

主要工具/研究方法

程序：MATLAB、origin

仪器分析：AFM、SEM、TEM、XRD

先导课程

赠送4/6次独家先修课程，内容可能包括：

研究2D材料和形态对带电粒子分布及运动影响，优化性能

基于量子及统计力学的材料设计方法

项目收获

●一段沉浸式的科研经历

●导师个性化推荐信（10所网推）

●EI/CPCI国际会议论文（独立一作）

●SCI/SCCI论文可定制（独立一作）