Scalable group V two-dimensional materials for mid-infrared optoelectronics

用于中红外光电的可扩展V族二维材料

基本信息

  • 批准号:
    506700-2017
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 16.38万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Strategic Projects - Group
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2019-01-01 至 2020-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Two-dimensional (2D) materials are an emerging class of quantum materials providing a rich playground to investigate quantum and nanoscale processes and exploit them in innovative devices. The integration of these materials in scalable electronic, optoelectronic, and photovoltaic devices is still hindered by one or more of the following major limitations: (i) the absence of semiconducting bandgap; (ii) the inherent instability and degradation in ambient air; and (iii) the limited scalability due to the lack of large area synthesis processes. With this perspective, this project will focus on establishing a novel family of monoelemental 2D materials aiming at circumventing these limitations in order to harness quantum confinement properties in scalable devices involving integration processes compatible with the current semiconductor technology. The core strategy here is to establish group V 2D materials: Antimonene (2D antimony) and arsenene (2D arsenic) heterostructures and devices. Unlike the current 2D materials, group V 2D materials are highly stable and exhibit a tunable bandgap in the 0.36 to 2.62 eV range (blue to mid-infrared wavelength) in addition to graphene-like 2D confinement properties. Within the framework of this project, these properties will be thoroughly investigated and exploited to design and implement innovative, cost-effective mid-infrared light emitting devices operating in the 3-5 µm wavelength. To tackle this exciting research, the multidisciplinary team will develop and utilize theoretical approaches and experimental equipment that have never been combined heretofore. This world-class collaborative research has a strong potential to generate new scientific and technological knowledge that will contribute to shape the future of the emerging 2D materials and devices.
二维(2D)材料是一类新兴的量子材料,提供了一个丰富的操场来研究量子和纳米级工艺,并在创新设备中探索它们。这些材料在可扩展的电子,光电和光伏设备中的集成仍然受到以下一个或多个主要局限性的阻碍:(i)缺乏半导体带隙; (ii)环境空气中的遗传不稳定和降解; (iii)由于缺乏大面积合成过程而导致的可伸缩性有限。从这个角度来看,该项目将着重于建立一个旨在规避这些限制的单元素2D材料系列,以利用涉及与当前半导体技术兼容的可扩展设备中的量子限制性能。这里的核心策略是建立V组2D材料:抗氨基(2D锑)和Arsenene(2D砷)异质结构和设备。与当前的2D材料不同,V组2D材料具有高度稳定,除了像石墨烯一样的2D约束属性外,在0.36至2.62 eV范围(蓝色至中红外波长)中暴露了可调的带隙。在该项目的框架内,将对这些属性进行彻底研究和探索,以设计和实施创新的,具有成本效益的中红外发光设备,以3-5 µM波长运行。为了解决这项激动人心的研究,多学科团队将开发和利用从未合并的理论方法和实验设备。这项世界一流的合作研究具有强大的潜力,可以产生新的科学和技术知识,这将有助于塑造新兴的2D材料和设备的未来。

项目成果

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