2016年度推荐国家自然科学奖.doc

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1、2016年度推荐国家自然科学奖候选项目公示我单位推荐该项目申报2016年度国家自然科学奖，特进行公示，公示期：2016年1月5日至2016年1月14日，公示期内如对公示内容有异议，请您向中国科学院半导体研究所成果管理与转化处反映。联系人及联系电话：联系人:张利锋电话：010-82304204邮箱:lfzhang@semi.ac.cn附:公示内容项目名称低维铟镓砷锑结构调控及其光子器件主要完成人：牛智川、潘钟、游建强、徐仲英、赵建华项目简介In(Ga)As(Sb)化合物半导体器件是电子与通信技术领域具有重要科学意义和广泛应用前景的核心体系。本项目聚焦近红外信息技术发展对长波段

2、的高性能和量子光子器件的重大需求，基于低维In(Ga)As(Sb)结构载流子量子束缚机理，围绕拓展光子器件波段和实现量子光子器件的关键科学难题，研究发现了二维(量子阱)到零维(量子点)的调控机理和技术方法，提出了束缚电子态的量子关联理论，发展了拓展其近红外发光波段和提升光电效率的新途径，实现了In(Ga)As(Sb)低维结构的高性能的近红外量子光源、中波红外激光器和探测器件。重要科学发现受到学术界广泛认可和好评：1、发现亚单原子层淀积应力调控InAs量子点结构机理，提出循环变温分子束外延方法实现了量子点的波长拓展和高均匀性，研制成功GaAs基1.3微米量子点激光器。采用压力

3、光谱分析验证了电子态关联理论模型预计的量子点高能端发光特征；提出了外场下量子环电子输运的量子相干性；发现的In(Ga)As液滴外延环状量子结构机理和方法。提出束流梯度分布外延方法突破低密度InAs量子点可控制备难题，研制成功电驱动InAs量子点单光子量子光源其发光波段覆盖0.8-1.3微米。2、实验揭示掺N的In(Ga)As(N)量子阱中In-Ga和N-As扩散及发光峰位移机理，推导出导带带阶、电子有效质量与In组分依赖关系，拟合得出导带带阶、带隙、电子有效质量等精确物理参数提出变激发功率非线性光谱分析方法，首次证实In(Ga)As掺N量子阱同时存在本征合金态和杂质局域态的

4、长期争议问题，3、提出In(Ga)As应变缓冲和异变缓冲结构的In组分调控方法，大幅度提高闪锌矿异质外延层厚度。提出了N、Sb配比优化的In(Ga)As(Sb)/GaAs(N)量子阱，发明等离子N气源瞬态操控和Sb诱导界面位错缺陷控制方法，大幅度拓展发光波段和效率；首次报道1.6微米室温连续工作GaAs基长波激光器。本项目20篇核心论文被SCI他引765次，其中8篇代表性论文SCI他引401次，国际会议邀请报告数十次。自组织InAs量子点量子光源器件推动了单光子精密测量、量子态存储等前沿研究多项重要进展；发现的In(Ga)As(Sb)掺N外延方法及能带结构物性研究为国际上I

5、n(Ga)As(NSb)多结太阳能电池转换效率重要突破提供重要科学依据；基于InGaAsSb量子阱的高功率红外激光器和高效率红外阵列探测器为我国装备发展提供了核心器件的自主研制解决方案。客观评价量子点激光器被美国TechniqueInsights以头条亮点评价其为发展近红外长波激光器的重要工作；英国III-VsReview、CompoundSemiconductor著名期刊评价为近红外长波激光器的重要突破；国际同行在Science、PhysicalReviewLetter等期刊论文对量子环的液滴外延机理高度评价为实现量子结构调控的重要途径；低密度量子点的实验技术受到诺贝尔奖

6、获得者阿尔费罗夫的高度评价；掺N量子阱的能带物理工作成果被国际评价为杰出成果受到广泛引用；合金态光谱分析实验被国际同行评价为该研究领域的著名实验。1.6长波长量子阱激光器被英国CompoundSemiconductors、美国LaserFocusWorld长篇亮点报道评价其为实现长波激光器的重要突破和光子器件新选择。代表性论文专著目录序号论文名称/刊名/作者年卷页码发表时间通讯作者SCI他引次数他引总次数1Complexquantumringstructuresformedbydropletepitaxy/AppliedPhysicsLetters/Huang,Sheson

7、g;Niu,Zhichuan;Fang,Zhidan;Ni,Haiqiao2006年89卷031921页2006年07月20日Niu,Zhichuan58612FormationofGaAs/AlGaAsandInGaAs/GaAsnanoringsbydropletmolecular-beamepitaxy/AppliedPhysicsLetters/Gong,Z;Niu,ZC;Huang,SS;Fang,ZD;Sun,BQ;Xia,JB2005年87卷093116页2005年08月26日Niu,ZC47493E