中國(guó)鉍化物半導(dǎo)體材料研究受到國(guó)際關(guān)注

鉍是元素周期表中最重的非放射性元素，與鄰近的其它重金屬元素相比，毒性最小，被認(rèn)為是一種“綠色”元素。鉍化物半導(dǎo)體材料包括III-V化合物半導(dǎo)體中摻入少量鉍原子形成的稀鉍材料、Bi2Te3和Bi2Se3等傳統(tǒng)熱電材料和新型拓?fù)浣^緣體材料以及以BiFeO3為代表的含鉍氧化物材料等，具有很多新奇的物理特性，有望取代Cd、Pb、Sb、Hg等有毒重金屬元素，成為信息、能源和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中新一代可持續(xù)的半導(dǎo)體功能材料，近年來(lái)受到國(guó)際上的廣泛關(guān)注，自2010年起，每年舉辦一屆鉍化物物理、材料與器件的國(guó)際專(zhuān)題材料會(huì)議。

中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所信息功能材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“千人計(jì)劃”研究員王庶民領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，與瑞典Chalmers理工大學(xué)合作，在稀鉍化合物材料和Bi2Te3材料外延生長(zhǎng)方面取得了一系列突破，在世界上用分子束外延方法（MolecularBeamEpitaxy， MBE）首次生長(zhǎng)了GaSbBi單晶，實(shí)現(xiàn)了GaAs基上InGaAsBi量子阱通訊波段1.3微米室溫發(fā)光，獲得了Bi2Te3薄膜室溫遷移率700 cm2/Vs和4.2 K低溫遷移率7000cm2/Vs的世界紀(jì)錄；自主采用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室氣態(tài)分子束外延系統(tǒng)V90在世界上首次生長(zhǎng)了高質(zhì)量InPBi、InGaPBi和InAlPBi薄膜單晶，430納米InPBi薄膜X雙晶衍射搖擺曲線半峰寬僅為42 arcsec，最高鉍原子濃度超過(guò)4%，發(fā)現(xiàn)了InPBi中室溫奇異寬光譜發(fā)光現(xiàn)象，部分成果已被Scientific Reports接收。1988年Berding等人預(yù)言分析了InPBi、InAsBi和InSbBi三種有潛力的新型中紅外材料，后兩種材料已經(jīng)被報(bào)道，稀鉍磷化物晶體為首次合成。

上海微系統(tǒng)所鉍化物半導(dǎo)體材料研究已經(jīng)受到國(guó)際關(guān)注，王庶民團(tuán)隊(duì)受邀撰寫(xiě)了由德國(guó)Springer出版社出版的世界上第一本鉍化物半導(dǎo)體專(zhuān)著B(niǎo)ismuthContainingCompounds 的第一章，自2013年以來(lái)在包括第18屆國(guó)際分子束外延大會(huì)、第5屆國(guó)際鉍化物半導(dǎo)體材料會(huì)議和第17屆國(guó)際透明光網(wǎng)絡(luò)會(huì)議等序列國(guó)際會(huì)議上代表該所獲得7次大會(huì)邀請(qǐng)報(bào)告。目前團(tuán)隊(duì)已經(jīng)申請(qǐng)加入歐盟第七框架科技協(xié)作平臺(tái)COST Action MP1204，作為非歐盟成員國(guó)會(huì)員，為德國(guó)、荷蘭、瑞典、芬蘭、波蘭等國(guó)10多個(gè)研究組提供了鉍化物樣品材料，并提出申辦2016年在上海舉辦第7屆國(guó)際鉍化物半導(dǎo)體材料會(huì)議。

作為首席單位，王庶民團(tuán)隊(duì)目前承擔(dān)了“973”項(xiàng)目“2.8-4.0微米室溫高性能半導(dǎo)體激光器材料和器件制備基礎(chǔ)研究”和自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目“應(yīng)用于非制冷激光器的新型稀鉍半導(dǎo)體材料研究”，主要研究新型稀鉍材料及其在通訊波段和中紅外激光器方面的應(yīng)用。