CAREER: Development of High-Efficiency Ultraviolet Optoelectronics: Physics and Novel Device Concepts

职业:高效紫外光电子学的开发:物理学和新颖的设备概念

基本信息

  • 批准号:
    1751675
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50.01万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-03-15 至 2025-02-28
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The objective of this CAREER project is to understand fundamental physics of semiconductor deep ultraviolet emitters through a comprehensive combined experimental and theoretical study, and to identify and demonstrate solutions in the form of novel nanostructures, materials and device concepts for ultraviolet optoelectronics with significantly improved efficiency. To address the fundamental issues from III-Nitride semiconductor ultraviolet light emitting diodes, novel nanostructures, alternative material candidates, and unconventional ultraviolet optoelectronics will be explored to develop next-generation high-efficiency ultraviolet light sources that will have significant impact on the society through applications such as curing of resins and polymers in 3D printing; phototherapy for medical treatment; agricultural plant lighting; water/air disinfection; and bio-agent sensing. This project offers educational training in multidisciplinary areas such as Electrical Engineering, Material Science, and Physics for both undergraduate and graduate students. The outreach plan which will be integrated with the research includes involving students from National Technical Institute for the Deaf, promoting connectivity and representation of females in engineering, and developing training courses and demonstrations for K-12 students and teachers. Technical Description: This CAREER project aims to realize high-efficiency ultraviolet photonic devices based on learning and exploiting the fundamentally new aspects of the physics of photon emission from novel quantum well active region design, alternative materials, and unconventional device concepts. This research will focus on in-depth understanding of fundamental physics, a thorough exploration of light emitting diode device realization, and comprehensive physics-driven characterizations for designing high-efficiency polarization-dependent ultraviolet optoelectronics emitting from 300 nm down to 220 nm. In particular, nanostructured quantum well structures will be proposed and investigated to address the fundamental issue from conventional III-Nitride ultraviolet emitters. The novel physics in these extreme quantum structure active regions will be investigated thoroughly, with the goal of realizing high-efficiency ultraviolet optoelectronics which involves epitaxial growths, material characterizations, device fabrications and measurements, coupled with rigorous theoretical analysis. Alternative material candidates will be explored to serve as active region for ultraviolet photon emitters as well. Unconventional ultraviolet optoelectronic device concepts will be developed to shed light on the pursuit of next-generation high-efficiency ultraviolet light sources.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该职业项目的目的是通过一项全面的结合实验和理论研究来了解半导体深紫外发射器的基本物理学,并以新颖的纳米结构,材料和设备概念的形式识别和证明紫外线光电的概念的形式,并具有显着提高的效率。将探索从III-硝酸半导体紫外线发光二极管,新型纳米结构,替代材料候选物和非常规的紫外线光电子学的基本问题,以发展下一代高效的紫外线光源,这些光源将通过应用于Society的下一代高效紫外线源,以使其对社会产生重大影响。医疗的光疗;农业植物照明;水/空气消毒;和生物代理传感。该项目在多学科领域提供教育培训,例如本科生和研究生的电气工程,材料科学和物理学。将与研究融合的外展计划包括涉及聋人国家技术研究所的学生,促进工程女性的连通性和代表,并为K-12学生和老师开发培训课程和示威。技术描述:这个职业项目旨在基于学习和利用光子发射物理学的根本新方面来实现高效紫外线光子设备,从新颖的量子良好的区域设计,替代材料和非常规设备概念中。这项研究将重点介绍对基本物理学的深入了解,对发光二极管装置实现的彻底探索以及全面的物理驱动的特征,用于设计高效率偏振依赖性的紫外线光电机,从300 nm发射到220 nm。特别是,将提出并研究纳米结构量子井结构,以解决传统的III氮化物紫外线发射器的基本问题。这些极端量子结构中的新物理活性区域将进行彻底研究,其目的是实现高效紫外光电电子药物,涉及外延生长,材料特征,装置构造和测量,并加上严格的理论分析。还将探索替代材料候选物作为紫外线发射器的活性区域。将开发出非常规的紫外线光电设备概念概念,以阐明追求下一代高效紫外线光源。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛影响的审查标准来通过评估来支持的。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Inverse Tapered AlGaN Micropillar and Nanowire LEDs for Improved Light Extraction Efficiency at 270 nm
  • DOI:
    10.1109/jphot.2022.3221353
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Bryan Melanson;M. Seitz;Jing Zhang
  • 通讯作者:
    Bryan Melanson;M. Seitz;Jing Zhang
Proposal and Realization of Vertical GaN Nanowire Static Induction Transistor
  • DOI:
    10.1109/led.2018.2886246
  • 发表时间:
    2019-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Hartensveld, Matthew;Liu, Cheng;Zhang, Jing
  • 通讯作者:
    Zhang, Jing
Analysis on light extraction property of AlGaN-based flip-chip ultraviolet light-emitting diodes by the use of self-assembled SiO2 microsphere array
自组装SiO2微球阵列AlGaN基倒装紫外发光二极管的光提取性能分析
Monolithic Integration of GaN Nanowire Light-Emitting Diode With Field Effect Transistor
  • DOI:
    10.1109/led.2019.2895846
  • 发表时间:
    2019-03-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Hartensveld, Matthew;Zhang, Jing
  • 通讯作者:
    Zhang, Jing
Physics of high-efficiency 240–260 nm deep-ultraviolet lasers and light-emitting diodes on AlGaN substrate
AlGaN 衬底上高效 240~260nm 深紫外激光器和发光二极管的物理
  • DOI:
    10.1063/1.5143723
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Liu, Cheng;Zhang, Jing
  • 通讯作者:
    Zhang, Jing
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Jing Zhang其他文献

Structures of core eukaryotic protein complexes
核心真核蛋白质复合物的结构
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    I. Humphreys;Jimin Pei;M. Baek;Aditya Krishnakumar;I. Anishchenko;S. Ovchinnikov;Jing Zhang;Travis J Ness;Sudeep Banjade;S. Bagde;Viktoriya G Stancheva;Xiaohan Li;Kaixian Liu;Zhi Zheng;Daniel J Barrero;Upasana Roy;I. S. Fernández;B. Szakal;Dana Branzei;E. Greene;S. Biggins;S. Keeney;E. Miller;J. Christopher Fromme;T. Hendrickson;Q. Cong;D. Baker
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kenshi Miyabe;Andre Nies;Jing Zhang;宮部賢志
  • 通讯作者:
    宮部賢志
Solomonoffの万能推論・アルゴリズム的確率
所罗门诺夫的普遍推理/算法概率
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kenshi Miyabe;Andre Nies;Jing Zhang;宮部賢志;宮部賢志
  • 通讯作者:
    宮部賢志
三角不等式が成り立たない距離上での実数の計算可能性について
关于三角不等式不成立的距离上实数的可计算性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kenshi Miyabe;Andre Nies;Jing Zhang;宮部賢志;宮部賢志;宮部賢志
  • 通讯作者:
    宮部賢志

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Early-career Participant Support for Additive Manufacturing Modeling, Simulation, and Machine Learning Symposium at MS&T 2023; Columbus, Ohio; October 1- 4, 2023
MS 增材制造建模、仿真和机器学习研讨会的早期职业参与者支持
  • 批准号:
    2334074
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50.01万
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Faculty Professional Identity in Community Networks for Course-based Undergraduate Research Experiences
基于课程的本科生研究经验的社区网络中的教师专业身份
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    2321218
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50.01万
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Participant Support for Symposium of Additive Manufacturing Modeling, Simulation, and Machine Learning (MS&T22); Pittsburgh, Pennsylvania; 9-13 October 2022
增材制造建模、仿真和机器学习研讨会 (MS
  • 批准号:
    2229993
  • 财政年份:
    2022
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GP-UP: Enhancing Recruitment and Retention of Underrepresented Minorities in Atmospheric Sciences at NCAT
GP-UP:加强 NCAT 大气科学领域代表性不足的少数群体的招募和保留
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    2119860
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    2021
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Student Support: 2020 World Congress on Powder Metallurgy and Particulate Materials conference (WorldPM2020); Montreal, Canada; June 27-July 1, 2020
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  • 批准号:
    1936290
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 50.01万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Student Support: 2019 Metal Powder Industries Federation (MPIF) Annual Conference; Phoenix, Arizona; June 23-26, 2019
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  • 批准号:
    1832745
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 50.01万
  • 项目类别:
    Standard Grant
MRI: Acquisition of a Hybrid CPU/GPU High Performance Computing Cluster for Research and Education at Lamar University
MRI:拉马尔大学采购用于研究和教育的混合 CPU/GPU 高性能计算集群
  • 批准号:
    1726500
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 50.01万
  • 项目类别:
    Standard Grant
MRI: Acquisition of an Inductively Coupled Plasma Reactive-Ion Etching System for Research and Education in Nanophotonics, Nanoelectronics and Nano-Bio Devices
MRI:采购感应耦合等离子体反应离子蚀刻系统,用于纳米光子学、纳米电子学和纳米生物器件的研究和教育
  • 批准号:
    1625998
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 50.01万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Present and Projected Future Forcings on Antarctic Peninsula Glaciers and Ice Shelves using the Weather Forecasting and Research (WRF) Model
合作研究:使用天气预报和研究 (WRF) 模型对南极半岛冰川和冰架的当前和预测的未来强迫
  • 批准号:
    1543445
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 50.01万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: What Role Do Glaciers Play in Terrestrial Sub-Arctic Hydrology?
合作研究:冰川在陆地亚北极水文学中发挥什么作用?
  • 批准号:
    1304684
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 50.01万
  • 项目类别:
    Standard Grant

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考虑水资源“量—质”可持续性的跨区域粮食贸易系统建模及动态补偿研究:基于粮食—水—能源—生态视角
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    52309001
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“公平—效率”冲突视角下中国农村普惠金融高质量发展:理论反思、驱动机制与治理体系
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    72373010
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实施科学与公平:行政核心
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    10557510
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    2023
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Administrative Core
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    10663765
  • 财政年份:
    2023
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    $ 50.01万
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知道了