【正文】 通過(guò)研究ZnO薄膜中H的含量、襯底溫度、氧分壓及Na摻雜濃度對(duì)ZnO:Na薄膜電學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)H在Na摻雜過(guò)程中扮演非常重要的角色，如圖4所示，其可以占據(jù)間隙位置、抑制Na進(jìn)入間隙位，從而提高Na摻雜的效率，并且H本身可以通過(guò)退火驅(qū)除，因而通過(guò)H輔助摻雜可以得到電阻率更低、更加穩(wěn)定的p型ZnO。表征結(jié)果還顯示，Na摻雜的ZnO薄膜存在導(dǎo)電性能的局域差異性，說(shuō)明Na受主或者本征缺陷的分布存在不均勻性，這種分布不均勻性會(huì)導(dǎo)致對(duì)薄膜電學(xué)性能的宏觀測(cè)量精確性受影響，如霍爾測(cè)試，會(huì)導(dǎo)致多次測(cè)量時(shí)結(jié)果差異較大。圖2 pZnMgO:Na/nZnO結(jié)構(gòu)的IV特性（左）和室溫電注入發(fā)光（右）發(fā)明了一種可用于MOCVD系統(tǒng)中對(duì)ZnO進(jìn)行Na摻雜的MO源，與南大光電材料有限公司合作進(jìn)行了產(chǎn)品研發(fā)，用其制備了Na摻雜p型ZnO并掌握了生長(zhǎng)溫度、氣氛條件等參數(shù)對(duì)ZnO:Na性能影響規(guī)律。該成果2008年在Solid State Commun. 發(fā)表，SCI引用已達(dá)50次。同時(shí)加強(qiáng)基礎(chǔ)理論方面研究，對(duì)ZnO基能帶結(jié)構(gòu)和光電性能的調(diào)控進(jìn)行了詳細(xì)深入的研究，是提高光電性能、實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的關(guān)鍵。氧化鋅是寬帶隙氧化物半導(dǎo)體，可發(fā)紫藍(lán)光，可見(jiàn)光透明而導(dǎo)電性能可調(diào)。趙高凌、沈鴿、徐剛、張溪文、劉涌浙江大學(xué)ZL15專利表面梯度氧化低反射納米硅鍍膜玻璃的在線制備方法韓高榮、杜丕一、宋晨路、翁文劍、劉涌、趙高凌、沈鴿、徐剛、張溪文浙江大學(xué)ZL代表性成果3代表性研究成果名稱基礎(chǔ)類或應(yīng)用基礎(chǔ)類或基礎(chǔ)性類成果為第一完成單位本室固定人員參加名單是否保密 ZnO半導(dǎo)體單晶薄膜制備、摻雜、能帶調(diào)控及光電應(yīng)用應(yīng)用基礎(chǔ) 是葉志鎮(zhèn)，朱麗萍，黃靖云，何海平，呂建國(guó)，金一政等否別 藍(lán)光LED及白光照明在我國(guó)發(fā)展迅猛，年生產(chǎn)總值已達(dá)到2000億人民幣。日本國(guó)家材料研究院（NIMS）國(guó)際青年科學(xué)家中心、法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究院電子、微電子和納米技術(shù)研究所和俄國(guó)固態(tài)物理研究所曾邀請(qǐng)研究人員進(jìn)行了學(xué)術(shù)訪問(wèn)。(2) 節(jié)能玻璃用納米硅薄膜技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)10余家著名浮法玻璃企業(yè)的19條生產(chǎn)線中成功實(shí)施，其技術(shù)覆蓋10個(gè)省。著名學(xué)者M(jìn)inoru Fujii（日本神戶大學(xué)）在其2011 年和2012年發(fā)表的4篇論文中多次引用了我們的論文（Journal of Physical Chemistry C 115, 661666 (2011)；Journal of Physical Chemistry C 115, 98389843推動(dòng)了玻璃行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，為我國(guó)的建筑節(jié)能作出了重要貢獻(xiàn)。建立了膜層透射率、反射率約化數(shù)值模型，開(kāi)發(fā)了折射率、消光系數(shù)、厚度等反映薄膜本質(zhì)特征參數(shù)的測(cè)量軟件和自恰控制方法，率先在鍍膜玻璃生產(chǎn)工藝中實(shí)施軟測(cè)量技術(shù)和生產(chǎn)過(guò)程閉環(huán)控制，解決了長(zhǎng)期困擾鍍膜玻璃批量間的光學(xué)性能與色度存在差異的難題。通過(guò)對(duì)納米硅量子點(diǎn)的雜質(zhì)調(diào)控和表面改性，開(kāi)發(fā)了太陽(yáng)電池用硅墨水。率先揭示了硅鍺比例影響納米合金量子點(diǎn)的晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的規(guī)律。本研究以硅材料的納米效應(yīng)為核心，針對(duì)納米硅材料的微結(jié)構(gòu)、能帶調(diào)制、電子和光學(xué)性能等科學(xué)問(wèn)題，深入研究了納米硅材料的可控制備和摻雜、組分、表面調(diào)控等影響其性能的規(guī)律。Sol.代表性成果1—— 佐證材料清單實(shí)驗(yàn)室填報(bào)的佐證材料序號(hào)類型名稱完成人刊物、出版社或授權(quán)單位名稱年、卷、期、頁(yè)或?qū)＠?hào)1論文Grownin precipitates in heavily phosphorusdoped Czochralski siliconYuheng Zeng, Xiangyang Ma, Jiahe Chen, Deren YangJ. Appl. Phys.2012, 111: 0335202論文Germaniumdoped Czochralski silicon for photovoltaic applicationsPeng Wang, Xuegong Yu, Peng Chen, Xiaoqiang Li, Deren Yang, Xue Chen, Zhenfei HuangSol. 國(guó)際著名的Applied Materials公司連續(xù)四期設(shè)立項(xiàng)目，出資120萬(wàn)元，委托實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展太陽(yáng)電池用硅片的金屬吸雜和機(jī)械強(qiáng)度的研究。；。2011年，浙江大學(xué)組織來(lái)自5個(gè)國(guó)家的材料領(lǐng)域知名專家對(duì)材料系進(jìn)行國(guó)際評(píng)估，評(píng)估報(bào)告對(duì)硅材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的硅材料研究評(píng)價(jià)道：“多年來(lái)，這是在硅材料領(lǐng)域（含晶體生長(zhǎng)、缺陷工程和納米結(jié)構(gòu)）世界領(lǐng)先的小組之一，已經(jīng)建立了日益增長(zhǎng)的國(guó)際聲譽(yù). …”。近五年來(lái)，在系列國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上包括：EMRS、GADEST、ICDS、CGCT等做邀請(qǐng)報(bào)告10次，其中KEYNOTE 報(bào)告2次。此外，摻鍺抑制了載流子間接復(fù)合中心的形成，因此提高了少子的壽命，這個(gè)對(duì)提高光敏增益是有利的。因此，從硅單晶性能的角度來(lái)說(shuō)，就是要提高硅單晶的抗輻照能力和少子壽命。為配合某單位研制潛艇用光電桅桿，我們憑借多年來(lái)在大直徑直拉硅單晶生長(zhǎng)方面積累的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)設(shè)計(jì)新型的晶體生長(zhǎng)熱場(chǎng)和改進(jìn)摻雜方法并優(yōu)化晶體生長(zhǎng)工藝，生長(zhǎng)出直徑為280mm、。該公司是國(guó)內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)200mm硅外延片正片商業(yè)化并將產(chǎn)品出口海外的廠家。此外，摻氮還可顯著增強(qiáng)襯底硅片的機(jī)械強(qiáng)度。對(duì)于重?fù)缴楣鑶尉бr底，由于砷的原子半徑比硅的大，不能利用摻鍺來(lái)增強(qiáng)氧沉淀。此外，高溫?zé)崽幚硪蚕斯杵砻鎱^(qū)域的原生氧沉淀。C出爐。從空洞型缺陷是有極薄氧化硅層支撐的特點(diǎn)出發(fā)，提出高溫消除空洞型缺陷的工藝。然而，我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有生產(chǎn)出200mm硅片的正片，可供國(guó)內(nèi)廠家使用，只能通過(guò)進(jìn)口滿足市場(chǎng)需求。成果“重?fù)搅字崩鑶尉У闹苽浼夹g(shù)及應(yīng)用”獲得2011年浙江省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng), 2012年被評(píng)為信息產(chǎn)業(yè)重大技術(shù)發(fā)明。此外，還開(kāi)發(fā)了重?fù)搅字崩鑶尉У木w生長(zhǎng)和硅片加工的關(guān)鍵工藝，克服了由重?fù)搅滓鸬墓に噯?wèn)題，成功地開(kāi)發(fā)出直徑達(dá)150和200 mm、同時(shí)，新型的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)還需要使保護(hù)氣氛在硅熔體表面上方形成高速氣流，以有效驅(qū)趕磷的揮發(fā)物和其它揮發(fā)物（SiO），克服它們對(duì)晶體生長(zhǎng)固液界面的干擾，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)位錯(cuò)單晶生長(zhǎng)。其原理是：利用高純紅磷易升華的特性，首先將其氣化，形成磷蒸氣；然后，將具有一定氣壓的磷蒸氣直接導(dǎo)入硅熔體中，產(chǎn)生鼓泡效應(yīng)。同時(shí)，磷揮發(fā)物會(huì)落在固液界面，難以實(shí)現(xiàn)無(wú)位錯(cuò)單晶生長(zhǎng)；（3）常規(guī)的硅單晶缺陷快速顯示技術(shù)對(duì)重?fù)搅字崩鑶尉o(wú)效，導(dǎo)致工藝難以優(yōu)化和晶體質(zhì)量難以提高。2. 重?fù)搅字崩鑶尉У闹苽浼夹g(shù)及其應(yīng)用半導(dǎo)體器件的功耗與硅單晶的電阻率密切相關(guān)，為了最大限度地降低器件的功耗，必須盡可能地降低硅單晶的電阻率，即實(shí)現(xiàn)硅單晶的重?fù)?。與普通電池片相比，摻鍺電池片在光衰減損失上可以減少15%17%，其穩(wěn)定轉(zhuǎn)換效率得到了提高。隨后的實(shí)驗(yàn)研究表明：當(dāng)鍺濃度大于1019cm3 時(shí)，BO復(fù)合體的形成受到抑制，這種抑制作用隨著鍺濃度的增加而增強(qiáng)。這是利用雜質(zhì)工程消除缺陷的成功技術(shù)案例，已經(jīng)在浙江金瑞泓科技股份有限公司轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。我們則從硅單晶的雜質(zhì)工程出發(fā)來(lái)解決上述問(wèn)題。對(duì)于p/p+外延片來(lái)說(shuō)，若p+硅襯底中硼的摻雜量很高（即電阻率很低，如：）, 則p/p+外延片中的外延層會(huì)出現(xiàn)位錯(cuò)滑移線；同樣地，+外延片也存在類似的問(wèn)題。定性的分析指出，由于Ge的原子半徑比硅的大，為了釋放由此導(dǎo)致的晶格應(yīng)力，空位傾向于接近Ge原子的第一近鄰位。 （1） 我們的研究表明：摻鍺可以抑制直拉硅單晶中空洞型缺陷的形成，摻鍺濃度越高，抑制效果越顯著。研究成果成功地轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，在產(chǎn)學(xué)研一體的研究道路上開(kāi)辟了一個(gè)新的方向。近年來(lái)，我們?cè)陂L(zhǎng)達(dá)20余年研究摻氮直拉硅單晶的基礎(chǔ)上，提出所謂“雜質(zhì)工程”的概念，即：在直拉硅單晶中摻入不具有電活性的雜質(zhì)，通過(guò)雜質(zhì)原子與空位和氧的相互作用，進(jìn)而影響空洞型缺陷、氧沉淀和其它缺陷的形成。二．研究的指導(dǎo)思想及主要研究?jī)?nèi)容直拉硅單晶中缺陷的形成在多數(shù)情況下與氧雜質(zhì)和點(diǎn)缺陷（自間隙硅原子和空位）有關(guān)。但是，Ga的分凝系數(shù)很小，導(dǎo)致?lián)紾a硅單晶在成本上處于劣勢(shì)地位。目前，廣泛使用的是摻硼(B)的P型硅單晶。因此，需要盡可能地降低作為外延片襯底的N+硅單晶的電阻率。從對(duì)硅片晶體質(zhì)量的要求來(lái)說(shuō)，為了提高集成電路的成品率，直拉硅片需滿足如下要求：在近表面區(qū)域無(wú)缺陷（包括氧沉淀和空洞型缺陷），使器件有源區(qū)免受缺陷的危害；而在體內(nèi)形成適當(dāng)密度的氧沉淀及其誘生缺陷，以使硅片具備內(nèi)吸雜功能，從而避免金屬雜質(zhì)沾污器件有源區(qū)。集成電路的發(fā)展在過(guò)去四十余年間一直遵循摩爾定律，特征尺寸不斷減小，目前已進(jìn)入22nm工藝節(jié)點(diǎn)。積極開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，將有關(guān)成果應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，滿足了國(guó)家的重大需求，在促進(jìn)我國(guó)硅材料產(chǎn)業(yè)乃至微電子和光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮了積極的作用。近年來(lái)，蓬勃發(fā)展的綠色能源太陽(yáng)電池產(chǎn)量的90%也是基于硅晶體材料。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室共編撰中文專著4本。在本次評(píng)估期內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室為第一獲獎(jiǎng)單位（第一獲獎(jiǎng)人）獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2 項(xiàng)，浙江省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)6項(xiàng)，教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)。** 括號(hào)內(nèi)為實(shí)到追加總經(jīng)費(fèi)。人均科研經(jīng)費(fèi)354萬(wàn)。承擔(dān)的主要任務(wù)（限填25項(xiàng)）先將實(shí)驗(yàn)室5年共承擔(dān)科研任務(wù)總體情況進(jìn)行全面概述，再按照國(guó)家級(jí)任務(wù)的定義選擇25項(xiàng)填寫(xiě)下表。2009年以來(lái)，浙江大學(xué)陸續(xù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室的空間調(diào)整和整合，提供了一棟樓（1700平方米）作為實(shí)驗(yàn)室的公共平臺(tái)；在依托單位經(jīng)費(fèi)（280萬(wàn)）、配套政策等支持下，實(shí)驗(yàn)室對(duì)公共平臺(tái)進(jìn)行了裝修和改造，目前已經(jīng)順利完工并投入使用。承擔(dān)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題的國(guó)內(nèi)外合作單位（大學(xué)、研究所和著名公司）達(dá)到50多家，包括清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、天津大學(xué)、廈門大學(xué)等國(guó)內(nèi)著名高校，中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所、中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所、中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所、中電18所等著名研究所，江西LDK、無(wú)錫尚德等國(guó)內(nèi)著名硅材料和器件公司。實(shí)驗(yàn)室十分重視對(duì)國(guó)內(nèi)外的合作和開(kāi)放。實(shí)驗(yàn)室結(jié)合學(xué)校引進(jìn)人才和985工程建設(shè)，通過(guò)引進(jìn)國(guó)內(nèi)著名電鏡專家張澤院士及其團(tuán)隊(duì)（2位青年千人和1位求是特聘教授），投入4500多萬(wàn)，購(gòu)置了先進(jìn)的球差校正場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡、場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡等6臺(tái)重要的通用材料表征設(shè)備，建立了電鏡測(cè)試平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)室同國(guó)外有廣泛的合作與交流，但在國(guó)內(nèi)開(kāi)放與合作略顯不足。此外，經(jīng)過(guò)多年的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，實(shí)驗(yàn)室突破LTCC材料研制、生產(chǎn)技術(shù)和器件設(shè)計(jì)三大核心技術(shù)，開(kāi)發(fā)出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LTCC片式多層微波陶瓷微型頻率器件產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，建立國(guó)內(nèi)首條LTCC片式多層微波陶瓷微型頻率器件規(guī)?；a(chǎn)線，年生產(chǎn)能力2億只，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到美國(guó)、日本等同類產(chǎn)品水平，具有明顯的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，已供應(yīng)國(guó)內(nèi)外60余家單位應(yīng)用，徹底打破了進(jìn)口產(chǎn)品長(zhǎng)期壟斷我國(guó)市場(chǎng)的局面，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)驗(yàn)室集中力量與寧波立立電子研發(fā)了重?fù)搅字崩鑶尉У木w生長(zhǎng)和硅片加工的關(guān)鍵工藝，成功地開(kāi)發(fā)出直徑達(dá)150和200 mm的重?fù)搅字崩鑶尉?，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)國(guó)際同類產(chǎn)品，技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先。得到了同行專家學(xué)者的積極響應(yīng)，產(chǎn)生了很好的效果。實(shí)驗(yàn)室的學(xué)術(shù)帶頭人和學(xué)術(shù)骨干活躍在國(guó)際和國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)舞臺(tái)上。據(jù)ESI統(tǒng)計(jì)，以我實(shí)驗(yàn)室為依托的浙江大學(xué)材料學(xué)科的SCI引文總數(shù)在全球排名26位。在20余年的建設(shè)和發(fā)展過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)室根據(jù)國(guó)家科技工作的指導(dǎo)方針、以硅為核心的半導(dǎo)體材料研究為特色，緊緊圍繞國(guó)家信息術(shù)和能源的發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)與社會(huì)重要需求，在發(fā)展我國(guó)先進(jìn)的微納電子技術(shù)、下一代高效節(jié)能廉價(jià)白光照明工程、新一代半導(dǎo)體復(fù)合信息技術(shù)，以及新型功能材料制備技術(shù)等方面，取得了多項(xiàng)重要原始創(chuàng)新成果，得到了國(guó)內(nèi)外本領(lǐng)域?qū)W術(shù)界的高度評(píng)價(jià)和廣泛引用，產(chǎn)生了很大的學(xué)術(shù)影響。5年來(lái)，實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)和培養(yǎng)中科院院士1人，國(guó)家千人計(jì)劃3人（長(zhǎng)期1人，短期2人），杰出青年基金獲得者5人，教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授4人，國(guó)家“青年千人計(jì)劃”3人，優(yōu)秀青年基金獲得者4人，全國(guó)百篇優(yōu)秀論文獲得者1人（提名獎(jiǎng)5人），省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)5個(gè)。同時(shí)，主編撰中英文專著4部。5年中，實(shí)驗(yàn)室為第一獲獎(jiǎng)單位（第一獲獎(jiǎng)人）獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2 項(xiàng)，浙江省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)6項(xiàng)，教育部高等學(xué)校優(yōu)秀成果獎(jiǎng)2項(xiàng)。發(fā)明“氫輔助鈉摻雜”方法， p型氧化鋅空穴濃度比國(guó)際報(bào)道高1個(gè)量級(jí)；發(fā)展了ZnMgO合金Na摻雜法，提高了p型導(dǎo)電性與穩(wěn)定性；發(fā)明組分與維度可控制備方法，揭示Mg組分與維度調(diào)控ZnO基材料帶寬規(guī)律及其調(diào)節(jié)激子束縛能機(jī)理，闡述III族組分調(diào)控nZnO激活能機(jī)制，ZnO/ZnMgO多量子阱結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)能帶工程，ZnO基透明導(dǎo)電膜替代ITO效果良好。揭示了摻雜、組分和表面鈍化等結(jié)構(gòu)因素影響納米硅量子點(diǎn)的電子和光學(xué)性能的機(jī)理。在長(zhǎng)達(dá)25年的研究摻氮對(duì)直拉硅單晶缺陷調(diào)控的基礎(chǔ)上，近年來(lái)又系統(tǒng)研究了摻鍺對(duì)直拉硅單晶缺陷形成與控制的作用規(guī)律，并將其應(yīng)用于微電子和光伏領(lǐng)域的硅單晶生產(chǎn)中，取得顯著經(jīng)濟(jì)效益。所承擔(dān)的973項(xiàng)目、國(guó)家重大專項(xiàng)、國(guó)家863 計(jì)劃、國(guó)家科技支撐計(jì)劃和國(guó)防軍工等項(xiàng)目極大促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室研究成果的集成和推廣，使實(shí)驗(yàn)室能更好地服務(wù)國(guó)家的重大需求。楊德仁教授、張澤院士和蔣建中教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)得到了國(guó)家重大基礎(chǔ)研究規(guī)劃973計(jì)劃的資助，擔(dān)任首席科學(xué)家。l 微納結(jié)構(gòu)材料及物理。具體如下：l 半導(dǎo)體硅材料；主要研究超大規(guī)模集成電路用直拉硅單晶材料的生長(zhǎng)、加工、缺陷工程和產(chǎn)業(yè)化，太陽(yáng)能光伏硅材料提純、制備、缺陷和電池工藝中的材料問(wèn)題，硅基光電子材料與器件，納米硅（顆粒、線、管）材料的制備、表征和應(yīng)用。硅材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自建設(shè)開(kāi)放以來(lái)，立足實(shí)驗(yàn)室的主要定位，根據(jù)國(guó)際學(xué)科前沿的發(fā)展和國(guó)家重大需求的牽引，在學(xué)術(shù)委員會(huì)的指導(dǎo)下，通過(guò)培養(yǎng)、引進(jìn)交叉學(xué)科的優(yōu)秀人才以及研究方向優(yōu)勢(shì)整合，研究?jī)?nèi)容和研究領(lǐng)域在硅材料的基礎(chǔ)上不斷拓展。瞄準(zhǔn)學(xué)科發(fā)展前沿，同時(shí)又面向我國(guó)社會(huì)和科技發(fā)展、國(guó)防