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氮化镓晶体的进展及其应用
摘要： 本期特刊探讨了氮化镓(GaN)基晶体在纳米电子学和光电子学两大领域的潜在应用。内容聚焦于GaN基薄膜与纳米结构的制备与表征，共收录六篇论文，展示了GaN相关技术在高效可持续电子及光电器件领域的最新进展——包括AlN层在高性能AlGaN/GaN异质结构中对先进高迁移率电子应用的作用，以及基于GaN的纳米棒高效发光二极管在光电子应用中的模拟研究。通过这些成果，读者可以了解先进GaN基纳米结构晶体在纳米电子和光电器件制造方面的前沿知识与实践经验。
关键词： MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）、AlN（氮化铝）、InN（氮化铟）、InGaN（氮化铟镓）、AlGaN（氮化铝镓）、LED（发光二极管）、GaN（氮化镓）
更新于2025-09-23 15:21:21
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InN/InGaN量子点的电偶极矩与空穴及通过开尔文探针力显微镜直接测量的巨大表面光伏电压
摘要： 我们通过开尔文探针力显微镜直接测量了富铟InGaN层上生长的InN量子点（QDs）的电极化偶极矩。这一成果显著深化了对InN/InGaN量子点在离子与生物传感、光电化学水分解制氢等领域卓越催化性能的理解，也推动了对第三代InGaN半导体表面特性的整体认知。正向表面光电压（SpV）显示量子点具有向外偶极矩，其偶极电势量级为150毫伏，与先前计算结果一致。经盐酸蚀刻后，为补充测定电极化偶极矩，我们观测到高达-2.4伏的巨大负向SpV（显著超过InGaN带隙能量）。该巨型SpV被归因于伴随空穴出现的强向内电极化偶极矩，其尺寸与原始量子点的横向尺寸及密度相匹配。这一惊人发现揭示了独特的光伏效应与光敏特性。
关键词： 电偶极子、开尔文探针力显微镜、表面光伏效应、InN/InGaN量子点、光伏效应
更新于2025-09-23 15:21:01
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材料科学与工程参考?？?|| 第III族氮化物的有机金属气相外延生长 ☆
摘要： 氮化铝（AlN）、氮化镓（GaN）和氮化铟（InN）这三种III族氮化物及其固溶体通常以图1(a)所示的低温纤锌矿晶体结构形式存在。该结构整体具有六方晶胞，其晶格常数包括c轴（o00014方向）和a轴（o11204方向）。此结构中的原子排列由两个相互穿插的最密堆积金属与氮晶格构成，其中一类原子的每个原子都与另一类原子的四个原子键合形成AB4四面体，其空间群为P63mc。
关键词： 氮化镓（GaN）、有机金属气相外延（OMVPE）、有机金属气相外延、III族氮化物、极化、位错、氮化铟（InN）、缓冲层、氮化铝（AlN）、衬底
更新于2025-09-23 15:21:01
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不同尺寸InN纳米线中缺陷态的计算
摘要： 由于氮化铟（InN）在III族氮化物中具有较小的带隙和独特的性质，它受到了广泛关注。理解缺陷对InN纳米线光电特性的影响对于探索其在未来纳米器件中的应用至关重要。在本工作中，我们基于密度泛函理论系统计算了InN纳米线中的缺陷态。研究考虑了不同尺寸纳米线中的氢钝化效应、多种潜在本征点缺陷以及带电缺陷态。对于小尺寸六方纳米线，在氮缺乏条件下最稳定的缺陷是VN（氮空位），而在氮富集条件下则是NIn（铟反位缺陷）。而对于较大尺寸的纳米线，当氮化学势变化时，VN和InN缺陷会相互竞争，显示出缺陷稳定性在纳米线表面明显的尺寸效应。这些缺陷态通过引入空带或深能级显著改变了纳米线的电子结构，为通过形成不同稳定缺陷来调控光学特性提供了可能性。
关键词： InN、纳米线、尺寸效应、第一性原理计算、电子结构、缺陷
更新于2025-09-23 01:44:38
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InN/GaN隧道场效应晶体管的电学性能
摘要： 本文设计并分析了一种具有极陡开关特性和优异直流与射频性能的InN/GaN双栅隧穿场效应晶体管（TFET）。通过TCAD仿真，我们深入研究了该器件的直流与射频性能，包括关态电流（Ioff）、开/关电流比（Ion/Ioff）、亚阈值摆幅（S）、截止频率（ft）、最大振荡频率（fmax）以及约翰逊优值（JFOM）。由于控制栅（CG）在InN层中形成的电子势阱效应，所提出的InN/GaN TFET展现出高电流驱动能力、极低的关态电流以及陡峭的开关特性。当沟道长度（Lch）为50 nm时，该器件实现了最大导通电流Ion = 3.5 mA/μm、极低关态电流Ioff = 1 × 10?21 A/μm、最小亚阈值摆幅S = 8.8 mV/dec，以及最大截止频率ft = 100 GHz和最大振荡频率fmax = 5.5 THz。为验证器件在射频工作下的高性能，计算了约翰逊优值，优化设计的InN/GaN TFET提取值为1.7 THz·V。
关键词： III族氮化物异质结、双栅极、氮化镓、功率器件、InN/GaN、场效应晶体管
更新于2025-09-04 15:30:14