BRITE Pivot: Dynamic Strain Engineering of Atomically Thin Semiconductors

BRITE Pivot:原子薄半导体的动态应变工程

基本信息

  • 批准号:
    2135734
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 52.56万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-03-15 至 2025-02-28
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Continued advances in micro- and nano-electronics require a fundamental rethinking in the approach behind device concept, manufacturing, architecture, energy efficiency, and modeling and simulation. For example, the use of deformation or strain, in particular dynamic strain, has remain largely unexplored. This Boosting Research Ideas for Transformative and Equitable Advances in Engineering (BRITE) Pivot award supports fundamental research to elucidate our understanding beyond static straining by bringing dynamic, high frequency mechanical resonances to strain engineering of atomically thin semiconductors. Dynamic strain modulated properties of these semiconductors will enable reconfigurable micro- and nano-electronic and photonic technologies. The advances made here are expected to impact the micro- and nano-electronics systems industry and facilitate the continuity of United States’ leading position in semiconductors. As part of the award, the lead researcher will also receive training in design, fabrication, and characterization of high frequency small scale electromechanical systems as a visiting researcher at the NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). Graduate students too will be exposed to JPL’s collaborative environment and mentoring. Additionally, the award will be used to engage minority and women, veterans, and high school students in nanoengineering research via summer opportunities and field trips.This research addresses the knowledge gap in ultrafast strain engineering and dynamic strain-coupled properties of two-dimensional (2D), atomically thin semiconductors. Dynamically tunable, high frequency surface acoustic waves (SAWs) will be employed as a mean to modulating local strain in various 2D semiconductors. By pushing the SAW modulation frequency in GHz regime, the effects of dynamic straining or matched mechanical resonance and optical (lifetime of exciton) transition on optoelectronic properties will be investigated. Another focus of the research will be on the coupling of SAW with the lattice straining and local strain reconfigurability in transition metal dichalcogenides (TMD) semiconductors under different SAW patterns for modulated exciton devices. Multiscale, multiphysics modeling of dynamic straining will be used to build a comprehensive understanding of these dynamically reconfigurable local strain and strain-coupled optoelectronic phenomena.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.
微电子和纳米电子学的持续进步需要对设备概念、制造、架构、能源效率以及建模和模拟背后的方法进行根本性的重新思考,例如,变形或应变,特别是动态应变的使用仍然在很大程度上。这项促进工程变革和公平进步的研究理念 (BRITE) 枢轴奖支持基础研究,通过将动态、高频机械共振引入应变工程来阐明我们对静态应变之外的理解。这些半导体的动态应变调制特性将实现可重构的微电子和纳米电子和光子技术,预计将影响微电子和纳米电子系统行业,并促进美国领先地位的连续性。作为该奖项的一部分,首席研究员还将作为 NASA 喷气推进实验室 (JPL) 的客座研究员接受高频小型机电系统的设计、制造和表征方面的培训。研究生也将接触喷气推进实验室的协作环境和指导。此外,该奖项将用于通过暑期机会和实地考察让少数族裔和女性、退伍军人和高中生参与纳米工程研究。这项研究解决了超快领域的知识差距。二维 (2D)、原子级薄半导体的应变工程和动态应变耦合特性将被用作调制各种 2D 局部应变的方法。通过将 SAW 调制频率推至 GHz 范围,将研究动态应变或匹配机械谐振和光学(激子寿命)跃迁对光电特性的影响。调制激子器件的不同 SAW 模式下过渡金属二硫化物 (TMD) 半导体的晶格应变和局部应变可重构性将进行动态应变的多尺度、多物理场建模。用于建立对这些动态可重构局部应变和应变耦合光电现象的全面理解。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
MoS 2 Passivated Multilayer Graphene Membranes for Li‐Ion Extraction From Seawater
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Chang, Won Jun;Jang, Suhee;Kim, Minjoo;Kim, Yelim;Jeong, Dae Yeop;Kim, Beomju;Kim, Jin Myung;Nam, SungWoo;Park, Won Il
  • 通讯作者:
    Park, Won Il
2D layered materials and heterostructures: Past, present, and a bright future
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    18.9
  • 作者:
    Glavin, Nicholas R.;Nam, SungWoo
  • 通讯作者:
    Nam, SungWoo
Spatial Tuning of Light–Matter Interaction via Strain-Gradient-Induced Polarization in Freestanding Wrinkled 2D Materials
通过独立式皱纹二维材料中的应变梯度诱导偏振来空间调节光与物质相互作用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2023-10-25
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Cho, Chullhee;Zhang, Zhichao;Kim, Jin Myung;Ma, Peiwen J.;Haque, Md Farhadul;Snapp, Peter;Nam, SungWoo
  • 通讯作者:
    Nam, SungWoo
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  • DOI:
    10.1002/smsc.202300143
  • 发表时间:
    2024-01-29
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yeageun Lee;Weilin Guan;Ezekiel Y. Hsieh;SungWoo Nam
  • 通讯作者:
    SungWoo Nam
Plasmonic sensors based on graphene and graphene hybrid materials
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2022-06-13
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.7
  • 作者:
    Zhang Z;Lee Y;Haque MF;Leem J;Hsieh EY;Nam S
  • 通讯作者:
    Nam S
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  • 期刊:
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  • 作者:
    S. Nahid;SungWoo Nam;A. M. van der Z;e;e
  • 通讯作者:
    e
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    Jingcheng Ma;Jin Myung Kim;M. J. Hoque;Kamila J Thompson;SungWoo Nam;David G Cahill;Nenad Miljkovic
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    Nenad Miljkovic
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  • 通讯作者:
    Nicholas Glavin

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知道了