奖项等级：

一等奖

奖项类别：

科学技术奖

主要完成单位：

浙江大学

主要完成人：

叶志镇 朱丽萍 吕建国 何海平 金一政 袁国栋 杨叶锋 黄靖云 曾昱嘉 汪雷 潘新花 卢洋藩 赵炳辉

宽带隙半导体氧化锌(ZnO)可发紫蓝光，透明导电；物丰价廉、环境友好，具有可持续发展优势，在白光照明与显示产业均可发挥重要作用，潜力巨大。本项目围绕能带结构和光电性能调控机理展开深入系统研究，这是实现ZnO光电应用亟需解决的关键基础科学问题。研究获得以下重要发现创新点： 1、首次揭示了尺寸与组分对低维ZnO基材料带隙宽带的调控规律，ZnO/ZnMgO多量子阱实现了能带工程。克服了零维半导体"自纯化-难掺杂"国际难题, 首次制备出 ZnMgO、ZnO/MgO量子点零维材料和ZnMgO胶体纳米晶材料, 揭示了Mg组分和核壳异质结调控带隙的规律；首次制备出硅基ZnO/ZnMgO多量子阱二维结构，有效抑制缺陷发光，探索了一条高效发光重要途径。 2、首次揭示了Mg组分与维度调节ZnO激子束缚能的机理，为通过激子束缚能调控发光效率提供新思路。研究发现了低维ZnO激子束缚能不仅受量子效应影响, 而且可由Mg组分产生的带隙弯曲效应来调节；发现了一维和零维影响激子束缚能不同机理：一维主要是表面效应，零维主要是量子效应。 3、首次阐明了III族组分与维度调控ZnO激活能的机制，为通过激活能调控n型ZnO电学性能提供新方法。研究发现了低维ZnO中III族Al激活能不同于体单晶，阐明了原因是表面能带弯曲；发现了Al组分调节n型ZnO导电性能存在电子迁移率突变现象，提出晶内团簇散射新概念和公式合理解析了机理。 4、自主发展了Al、Ga组分调节n-ZnO光电性能薄膜技术，初步应用效果良好。研制的薄膜电子浓度10^21cm^-3, 可见光透过率90%，最高红外反射率72%为国际报道最好值；作为透明电极在蓝光GaN-LED和晶硅太阳能电池中应用，提高了器件性能。 本项目共发表SCI论文92篇，SCI他引1607次，发表在材料物理领域重要国际期刊JACS、Adv. Mater. 、PRL、APL上论文20余篇，授权发明专利6项；10篇代表论文SCI他引453次。美国文理科学院院士P. Kamat教授在高端期刊Chem. Rev. (IF=33.0)综述论文中正面引用了本项目创新工作。多位院士和著名ZnO专家在《Phys. Rev. Lett.》、《Nano Lett.》、《Adv. Mater.》、《Chem. Mater.》、《Appl. Phys. Lett.》等重要期刊中正面引用本项目论文。在国际学术会议上作报告10余次，获国际同行广泛关注认同并产生重要影响。