报告题目：一个应用广泛的新材料系列：稀土元素掺杂氧化物半导体材料---以Sm掺杂TiO₂为例

摘 要：稀土掺杂氧化物半导体光学材料环境负荷低，制备设备要求相对廉价，并且可以覆盖整个可见光区和近红外光区，是半导体光电转换材料研究的一个重要领域。在氧化物半导体中，稀土离子通常替代金属原子，被O配位体包围形成准稳态的发光中心，其发光强度与稀土离子的结晶对称性息息相关。 此项研究选择Sm作为发光中心，宽禁带半导体的TiO₂可以作为Sm³⁺离子发光的窗口，最大限度的利用Sm离子的发光。一般来讲，Sm掺杂的TiO₂（TiO₂:Sm）薄膜在室温下会发出强烈的红光和红外光。本研究通过脉冲激光溅积法和后退火工艺制备了单相锐钛矿型TiO₂：Sm薄膜。可以看到，存在一个清晰的退火温度窗口，在这个范围内Sm原子的结晶配位场由O离子6配位变成4+2配位。并且，在此发光窗口之间，高阻的TiO₂的电子浓度提高了2个数量级，形成一个室温下可进行电注入的n型半导体材料。我们利用700oC的最佳退火温度，制备了n+-ITO/TiO₂：Sm/p-NiO/p⁺-Si异质结LED，可以在室温和较低阈值下工作。TiO₂:Sm材料还具有室温铁磁特性和光催化性能。我们制备了海胆型TiO₂粉末，它比其它结构具有更好的光催化特性。TiO₂:Sm还是一种在高温区域中的良好热电材料。

报告时间：2024/07/15 周一 10:30-11:30

报告地点：行政楼D204会议室

报 告 人：赵新为 教授，博导。东京理科大学教授，天津市特聘讲座教授，东南大学特聘教授。1982年天津大学电子工程系半导体物理与器件专业毕业，同年作为清华大学代招国家首批出国研究生，学习日语后赴日留学。1985年获东京大学电子工学硕士学位，1988年获东京大学电子工学博士学位。现任东京理科大学理学部物理学科教授、博导。专业领域为半导体纳米材料与器件、半导体光电、新能源与固态离子电池。在国际重要期刊上已发表论文200余篇，著有《低维量子器件物理》等专著。纳米硅半导体材料领域的开拓者之一，多家专业杂志编委，国际学会组委。同时担任教育部长江学者评审专家、教育部春晖计划支援西部活动代表。日本物理学会、应用物理学会、美国材料学会，中国物理学会等会员。