Large Scale Nanomanufacturing of Novel Inhomogeneous Strained Two-Dimensional Materials with Tunable Electronic and Optical Properties

具有可调谐电子和光学特性的新型非均匀应变二维材料的大规模纳米制造

基本信息

  • 批准号:
    1538360
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-09-01 至 2019-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The application of two-dimensional atomic layer crystals opens wide opportunity to realize novel electronic, thermal and optical properties that may enable new electronic and photonic devices and significantly improve the efficiency and performance of current devices. However, these two-dimensional materials have limited tunability and therefore provide insufficient benefits to their potential applications. Bandgap opening and tuning is essential to fully exploit the unprecedented electronics properties. This award supports fundamental research to provide the needed knowledge for a scalable nanomanufacturing technique, namely laser shock-based nano-straining engineering. Such a method will generate tunable electrical and optical behavior in the two-dimensional crystals by applying an inhomogeneous three-dimensional strain patterns. This new technique will enable a novel large scale three-dimensional strain engineering and parallel manufacturing process of the two-dimensional crystals to achieve a wide range of tunable electronic and optical functionalities for a variety of device applications. The results of the research will be used to develop new coursework. The project will encourage students of various backgrounds to participate in the research and demonstrations. This project will build a solid science base for design and manufacturing of a quasi-three dimensional, non-planar-strained nano-architecture out of the two-dimensional atomic layer materials with tunable electrical and optical properties. The award will specifically focus on graphene and transition metal dichalcogenides such as MoS2. However, there are several scientific barriers to overcome in order to realize the benefits of this novel quasi-three-dimensional straining technique. The research team aims to fill the gaps by studying the effects of processing conditions on nanoscale straining of the two-dimensional crystals with molecular dynamics simulation and experiments, and determine the relationship between the inhomogeneous strain-engineered two-dimensional crystals and their electrical and optical properties. This research is the first experimental attempt in nanoscale strain-engineering of two-dimensional materials for tuning their functionalities.
二维原子层晶体的应用为实现新颖的电子、热和光学特性提供了广阔的机会,这些特性可以实现新的电子和光子器件,并显着提高当前器件的效率和性能。然而,这些二维材料的可调谐性有限,因此对其潜在应用提供的好处不足。带隙开放和调谐对于充分利用前所未有的电子特性至关重要。该奖项支持基础研究,为可扩展的纳米制造技术(即基于激光冲击的纳米应变工程)提供所需的知识。这种方法将通过应用不均匀的三维应变模式在二维晶体中产生可调谐的电学和光学行为。 这项新技术将使二维晶体的新型大规模三维应变工程和并行制造工艺成为可能,从而为各种设备应用实现广泛的可调谐电子和光学功能。研究结果将用于开发新的课程作业。该项目将鼓励不同背景的学生参与研究和示范。该项目将为利用具有可调电学和光学特性的二维原子层材料设计和制造准三维、非平面应变纳米结构奠定坚实的科学基础。该奖项将特别关注石墨烯和过渡金属二硫属化物,例如MoS2。 然而,为了实现这种新型准三维应变技术的优势,还需要克服一些科学障碍。该研究团队旨在通过分子动力学模拟和实验研究加工条件对二维晶体纳米应变的影响,并确定非均匀应变工程二维晶体与其电学和光学之间的关系,以填补空白。特性。这项研究是二维材料纳米级应变工程调整其功能的首次实验尝试。

项目成果

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知道了