本网讯 近日，我校物理与电子科学学院张仕雄博士在半导体缺陷物理光谱学领域取得系列研究进展，研究成果分别发表于物理学知名期刊Communications Physics、Applied Physics Letters和Physical Review Applied上。其中，Communications Physics是Nature旗下一本物理类综合性开放获取期刊和中科院一区Top期刊，主要收录以物理科学为中心主题的高质量研究成果；Applied Physics Letters、Physical Review Applied分别是美国物理联合会、美国物理学学会出版的重要期刊之一，主要发表物理学领域的高水平前沿学术成果，是国际物理学界广泛认可的期刊。
上述研究成果得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、湖北省重点实验室开放课题基金的资助，并获得微纳光电子器件与集成湖北省工程研究中心、光电转换材料与器件湖北省重点实验室等科研平台的支持。
成果一：自旋极化电流的产生是研制半导体自旋电子器件的重要前提。传统的电学自旋注入方法需要复杂的工艺且对半导体样品有损伤。论文作者提出通过缺陷态介入的共振光激发，利用半导体材料的圆偏振光电流效应实现了高纯度自旋极化电流的产生，此方法高效便捷且对样品无损伤。对GaN体材料进行变激发光子能量的圆偏振光电流效应测试，研究表明浅Si施主能级的共振跃迁可以有效提高自旋极化电流的幅度，而Ga空位诱导深能级的共振跃迁提供了一种调控自旋极化电流方向的方法。该研究成果于2025年10月28日以“Efficient generation of spin photocurrent by defect-mediated resonant excitation”为题被Communications Physics接收，张仕雄博士为论文第一作者，湖北师范大学为论文第一单位，北京大学沈波教授和唐宁教授为通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s42005-025-02402-9
成果二：半导体材料的表面态及体内缺陷态是影响半导体电子器件性能的关键因素，目前光学表征手段主要适合半导体表面态的研究，兼顾表面态与体内缺陷态的光学表征方法的探索仍然面临挑战。论文作者提出通过偏振分辨的二次谐波产生效应清晰地区分了半导体的表面态与体内缺陷态，研究表明CsPbBr3半导体表面态呈现面内各向异性的Cs对称性，而CsPbBr3半导体材料体内Br空位展现出双重对性的双光子吸收特征，此方法为半导体材料缺陷态表征提供了可行途径，且揭示了CsPbBr3半导体缺陷态的光学特性。该研究成果于2025年10月6日以“Polarization-resolved surface and bulk states in CsPbBr3 single crystals via second harmonic generation”为题发表在Applied Physics Letters上，张仕雄博士为论文第一作者，湖北师范大学为论文第一单位，湖北师范大学刘美风教授和北京大学唐宁教授为通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0291184
成果三：点缺陷的识别对于阐明基础物理规律和提升材料质量至关重要。尽管MgGa-VN复合体已被理论预测为p型GaN中的关键缺陷，但局域对称性破坏引发的复杂振动信号阻碍了相关实验验证的推进。论文作者通过将该缺陷复合体的红外活性局域振动模式与偶极矩变化相关联，明确证实了其存在。偏振分辨傅里叶变换红外光谱中存在三种截然不同的局域振动模式，且具有特征性取向依赖性：两种振动模式沿垂直于c轴方向振动，另一种振动模式沿平行于c轴方向振动。计入偶极矩变化的第一性原理计算表明，每个局域振动模式的振动频率和取向均与实验观测结果高度吻合。该研究成果于2025年8月25日以“Identifying the MgGa-VN complex in p-GaN: Combined infrared spectroscopy and ab initio dipole-moment analysis”为题发表在Physical Review Applied上，北京大学博士研究生宋英铭和湖北师范大学张仕雄博士为论文共同第一作者，北京大学沈波教授、杨学林教授和盐城工学院石林教授为通讯作者，湖北师范大学为论文的研究合作单位。
论文链接：https://doi.org/10.1103/8rgs-jcm3
作者简介：张仕雄，男，理学博士，讲师，硕士研究生导师。主要从事GaN基半导体自旋物理性质研究以及器件研制工作，在该领域作为第一/共一作者以及通讯作者，已在包括Communications Physics、Physical Review B、Applied Physics Letters等国际主流期刊上发表了SCI论文10篇，参与申请国家发明专利2件（已授权），以第一作者在第四届全国宽禁带半导体学术会议上发表会议论文1篇（邀请报告）。主持国家自然科学基金青年项目、湖北省自然科学基金青年项目和湖北省重点实验室开放课题项目各1项。