- 文献综述（或调研报告）：
当今社会，半导体在生活中被广泛运用。相比于金属、绝缘体，半导体结合了两者的优点:他们能被退化掺杂成金属；他们的光学性质能被带隙工程改变；他们的功函数和电子吸附性能可被取代性掺杂和共融大幅改变；最后,半导体材料使集成主动/被动光学电子设备与有机混合异质界面的直接接触成为可能[1]。 III族氮化物材料作为半导体，因为LED和雷射二极体在短波技术的迅速发展而格外引人注目。III族氮化物形成了第三共融物的完整系列，原则上使相应范围内的任何带隙成为可能。另外，该族氮化物可生成高效冷光，这成为近来其科技发展的主要驱动力。现如今，高亮可见的LED技术在商业上的广泛运用改变了以LED为基础的全色展示市场，也引领了其他应用设备的发展，例如交通灯和高效、低压显示器白光源。持续运行的紫外线二极管在高密度光学储存系统、紫外线石印术和发射展示上更加被关注[2]。在III族氮化物中，GaN纳米线因其电子亲附性低（2.7–3.3 eV）、化学、物理稳定性好，成为电场发射器热门材料。另外，因其良好的光电性质，GaN可作为光电子和高温、高功率电子设备。不仅如此，纳米线具有大的表面-体积比，同时可保持直接传导通路，依靠其独特性成为下一代设备的基石[3]。
宏观极化（包括内源性和压电性质）在III-V族氮化物和内置在基于氮化物纳米结构各层的电场中十分明显，它由异质交界极化变化产生，对单个/多个量子阱、高迁移率晶体管和薄膜的性质产生重大影响[4]。在异质交界的二维电子气体，适合于高电子迁移率晶体管，是由强极化效应引起的。片载流子浓度和靠近的AlGaN / GaN的界面的二维电子气的限制对许多不同的物理性质都很敏感，例如极性、合金组合物、应变、厚度和AlGaN势垒的掺杂。我们已经调查了未掺杂和由高分辨率X射线衍射、原子力显微镜、霍尔效应和电容-电压谱测量结合而成的的硅掺杂晶体管结构。极化电荷引起的片载流子浓度可根据耦合薛定谔和泊松方程求解。通过理论和实验结果的比较，我们证明，在未掺杂和掺杂AlGaN / GaN的结构中二维电子气的形成依赖于压电和自发极化带来的影响[5]。
通过MOVPE 生长在（0001）蓝宝石衬底上的GaN和Ga1minus;xAlxN（0lt;X≦0.4）薄膜被发现由许多不同方向的马赛克微晶组成。经过薄AlN缓冲层的提前沉积，晶粒方向的微观波动可大大减小，薄膜的结晶质量从而显著提高。作为缓冲层来传达所述基板的信息，如结晶取向和减小异质外延生长的应变，AlN层的厚度和沉积温度被发现是最佳的。AlN缓冲层的主要作用是提供和基质具有相同的方向的核化中心和由于膜和基片之间的界面自由能的减少，从而促进该膜的横向生长[6]。
随着半导体材料的广泛应用和发展，改变半导体表面性质的方法显得更为重要。特别是有机基团的附着可以赋予表面新的功能的，提供诸如钝化、分子识别、润滑和生物相容性等特性[7]。虽然在干燥、良好的传统微电子条件下，半导体材料具有良好定义的性质，但我们渐渐地想将半导体的应用往水溶液领域延伸，例如化学/生物分子的电子传感。生物系统和简单共价半导体（如硅和钻石，甚至更普遍的化合半导体GaAs）的有效集成面临的最大挑战是表面缺陷通常创建电子态。电子态在带隙中间，这正是费米能级处，从而减少场效应感应设备的灵敏度。氮化镓是感测应用的一种特别有趣的半导体，因为它可以生长为结晶薄膜以及量子点，这是因为氮化镓的高离子特性导致固有的表面状态靠近对应带边缘，从而对界面的电子性质的影响较小。虽然表面状态性质依赖于表面化学状态和晶格应变，半导体界面对缺陷的包容度的可能性促进对如何用分子和生物分子官能化GaN表面和相关氮化物材料更好的理解[8]。因此，本实验通过生物分子对GaN半导体的表面改性监测，来鉴别周围生物分子。
参考文献：
[1]M. Stutzmann, J. A. Garrido, M. Eickhoff and M. S. Brandt, ”Direct biofunc- tionalization of semiconductors: A survey”, Phys. status solidi A 203, 3424 (2006).
[2] S. Hasegawa, J. U. Seo, M. Uenaka, M. Kimura and H. Asahi, ”Growth and Characterization of GaN Nanostructures toward Electron Field Emitter Appli- cation”, Jpn. J. Appl. Phys. 52, 110103 (2013).
[3] J. Orton and C. Foxon, ”Group III nitride semiconductors for short wavelength light-emitting devices”, Rep. Prog. Phys. 61, 1 (1998).
[4] F. Bernardini and V. Fiorentini, ”Polarization fields in nitride nanostructures: 10 points to think about”, Appl. Surf. Sci. 166, 23 (2000).
[5] O. Ambacher et al., ”Two-dimensional electron gases induced by sponta- neous and piezoelectric polarization charges in N-and Ga-face AlGaN/GaN het- erostructures”, J. Appl. Phys. 85, 3222 (1999).
