本项目属材料与半导体物理的交叉研究领域,对III-V族、II-VI族、硼碳氮系、金刚石等无机功能材料的合成、微观结构与性能等开展系统的基础性研究。主要成果如下:
建立了碳氮热还原化学反应制备III族氮化物准一维材料的有效方法,实现了III族氮化物材料以气-固和气-液-固机制的可控生长,研究了其结构与性能的关系。建立了各向同性三维非层状化合物纳米管的制备方法与理论机制,以化学自组装和一维模板方法,设计合成了具有大比表面的III-V族与II-VI族单晶纳米管。
系统开展了硼碳氮系材料的合成、生长机理、半导体发光学等研究,建立了硼碳氮系材料的制备方法与理论机制:设计了非平衡态下机械化学方法诱发气-固相化学反应制备碳化氮晶体的新方法,提出调控BCN系化学组分与结构进而控制半导体带隙的观点,合成了多孔BCN纳米管,建立了BN纳米管相关复合材料的合成方法,原位观察分析了立方BN的形核生长机制;提出了金刚石形核的碳化物分解机制;丰富和完善了金刚石晶体缺陷与掺杂相关理论机制。
依据II-VI族化合物晶体结构特征,采用化学气相自组装方法合成了以孪晶为晶体学基础的ZnS复合纳米框架分支结构;依据热力学和晶格结构分析,揭示了亚稳ZnS六方相室温下的超常稳定机制;异质外延生长了具有优异性能的复合异质结构。
本项目建立了III-V与II-VI族、金刚石、BCN系材料的合成方法、微结构与性能的相关理论机制。发表论文111篇,被SCI收录82篇,在包括Adv.Mater.,Nature Mater.,J.Am.Chem.Soc., Small, Angew.Chem.Int.Ed等影响因子7以上的顶尖学术期刊15篇。研究结果被SCI他人正面引用455次。特别指出的是相关结果得到了R. Tenne等著名教授16篇综述文章在顶尖国际期刊如Chem.Rev., Account.Chem.Res., Nature Nanotech., Prog.Materer.Sci., Mater. Sci.Eng. R等的充分肯定与评价。