III族氮化物半导体异质结构中的自旋轨道耦合效应及其调控

以III族氮化物(GaN基)异质结构为代表的六方对称半导体低维量子结构中存在极强的极化效应，同时其自旋轨道相互作用表现出与立方对称半导体不一样的特点。本申请项目根据当前国际上半导体低维物理和自旋电子学研究的发展趋势，以发展六方对称半导体低维量子结构中载流子自旋行为的调控原理和方法为主要目标，以低温磁输运和自旋光电流谱为主要实验手段，开展GaN基异质结构中二维电子气(2DEG)的自旋轨道耦合效应及其调控机理的研究，主要内容涉及高质量GaN基异质结构的MOCVD外延生长，异质结构中2DEG的自旋分裂及其各向异性，材料结构参数、栅压、应变和极化效应对异质结构中载流子自旋轨道耦合的作用规律等。本项目申请人及所领导的课题组近年来一直从事与该领域相关的研究工作，取得了一批富有特色的研究成果并积累了经验。本项目的研究目标和内容均处于当前国际上半导体低维物理和半导体自旋电子学的前沿领域。

本课题主要研究内容包括高质量GaN基异质结构的MOCVD外延生长、以GaN基异质结构为主的六方对称半导体低维量子结构中的自旋分裂及其各向异性研究、以及材料结构参数、栅压、应变和极化效应对低维量子结构中载流子自旋轨道耦合的作用规律等。四年来，经过课题组成员的不懈努力，我们在高质量AlxGa1-xN/GaN和InxAl1-xN/GaN异质结构材料的MOCVD外延生长、GaN基异质结构、ZnO基异质结构和其它六方对称半导体低维量子结构自旋性质研究等方面开展了系统的工作，取得了若干重要进展。四年来共发表SCI收录论文17篇，包括Nano Letters论文3篇、Scientific Reports论文4篇、APL论文8篇，申请国家发明专利5件，在国际学术会议上做邀请报告1次，在国内学术会议上做邀请报告5次。 4年来共毕业博士研究生10人、硕士研究生4人，主办国际学术会议1次、国内学术会议1次，多次担任国际学术会议程序、组织委员会成员，圆满完成了计划任务书规定的各项研究任务。