面向长波红外探测的硒化物半导体范德瓦尔斯异质结能带剪裁

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61875029
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    61.0万
  • 负责人：
    刘兴钊
  • 依托单位：
    电子科技大学
  • 学科分类：
    F0504.红外与太赫兹物理及技术
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The in-situ growth of PbSnSe/MSe2Van der Waals heterostructures is proposed in the project for long-wavelength Infrared (LWIR) detection. The energy gap of PbSnSe thin films will be adjusted by the composition of Sn to fulfill the absorption of LWIR irradiation. The misaligned energy band structure of PbSnSe/MSe2 heterojunctions will be fabricated by modifying the metallic composition M in MSe2 thin films. Then heterostructure transistors will be made. The effect of interface between PbSnSe and MSe2 on performance of the heterostructure photodectectors will be summarized. The research will be benefit to the development of LWIR photodetectors.
本项目以长波红外探测为背景，拟在晶圆级MSe2薄膜近空间升华制备的基础上，采用分子束外延生长拓扑晶体绝缘体PbSnSe薄膜；通过Sn组份的变化，实现PbSnSe薄膜红外吸收带边及表面电子能态的有效调控；在界面能带计算基础上，通过MSe2薄膜中M组份的调控，构造出禁带错位型Ⅱ类界面的PbSnSe/MSe2范德瓦尔斯（VdWs）异质结，并研制异质结光敏晶体管，总结出界面结构、界面能带对异质结光敏晶体管光电响应特性的影响规律，探索出界面特性的有效控制方法，为长波红外探测器的研制奠定基础。

结项摘要

项目以航空航天用长波红外相机研制为需求背景，针对HgCdTe长波红外探测材料的技术缺陷，拟通过窄禁带半导体PbSnSe与二维材料构筑范德华异质结，规避PbSnSe介电常数偏高的材料物性缺陷，发展出新的长波红外探测技术路线。.项目原本计划开展PbSnSe/MSe2范德华异质结构筑及其红外探测器件研制，在完成预定研究内容后，虽然结果显示：PbSnSe/MoSe2范德华异质结确实表现出光生伏特效应，可以用于长波红外探测器件的研制，但因难以有效解决晶圆级MoSe2薄膜的制备难题，所制备晶圆级MoSe2薄膜的载流子迁移率偏低，PbSnSe/MoSe2范德华异质结红外光电探测器件的综合性能指标并不好。.为此，项目拓展了研究内容，采用迁移率较高的石墨烯和Bi2Se3代替MoSe2，通过PbSnSe/石墨烯及PbSnSe/Bi2Se3异质结的原位构筑，不仅成功规避了因PbSnSe介电常数偏高所导致红外光电探测器响应速度偏慢的技术缺陷，所研制异质结红外探测器响应时间常数达到亚毫秒量级，完全可满足绝大部分成像应用场景的技术要求，且在同等条件下，PbSnSe/石墨烯及PbSnSe/Bi2Se3异质结的静态光电响应特性可HgCdTe器件相媲美，探索出了一条红外探测的可行方案，实现了预定研究目标。其中，因可在同一设备中完成PbSnSe/Bi2Se3异质结原位构筑，从产业角度看，PbSnSe/Bi2Se3异质结更具技术开发价值。.目前，PbSe/Bi2Se3异质结光敏二极管已具备红外焦平面阵列成像芯片研发的技术条件，并正在推进基于异质结光敏二极管的阵列器件研制及其综合性能考核，但基于PbSe/Bi2Se3异质结的光敏晶体管仍存在性能缺陷，主要表现为：暗电流仍然偏大，对于单元器件而言，也许不是什么大问题，但对于百万像素等级成像芯片而言，这将导致芯片静态功耗偏大，并不理想，为此，项目组后续研究仍在进一步探索其改进方案。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
A fluorine based plasma surface modification process opens up a new avenue to improve the film conductivity and optoelectronic properties of Sb2Se3 broadband photodetector
氟基等离子体表面改性工艺为提高Sb2Se3宽带光电探测器薄膜电导率和光电性能开辟了新途径
  • DOI：
    10.1016/j.solener.2019.11.011
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Solar Energy
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Bowen Zhao;Kuangkuang Li;Yixuan Ren;Tianjun Dai;Xingzhao Liu
  • 通讯作者：
    Xingzhao Liu
Synthesis of few-layer 2H-MoSe2 thin films with wafer-level homogeneity for high-performance photodetector
用于高性能光电探测器的晶圆级均匀性少层 2H-MoSe2 薄膜的合成
  • DOI：
    10.1515/nanoph-2018-0153
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Nanophotonics
  • 影响因子：
    7.5
  • 作者：
    Tian-Jun Dai;Yu-Chen Liu;Xu-Dong Fan;Xing-Zhao Liu;Dan Xie;Yan-Rong Li
  • 通讯作者：
    Yan-Rong Li
Two-dimensional MoSe2/graphene heterostructure thin film with wafer-scale continuity via van der Waals epitaxy
通过范德华外延制备具有晶圆级连续性的二维 MoSe2/石墨烯异质结构薄膜
  • DOI：
    10.1016/j.cplett.2020.137762
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Chemical Physics Letters
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Dai Tian-Jun;Chen Yu-Qing;Zhou Zhang-Yu;Sun Jian;Peng Xiao-Shan;Liu Xing-Zhao
  • 通讯作者：
    Liu Xing-Zhao
High performance photodetectors constructed on atomically thin few-layer MoSe2 synthesized using atomic layer deposition and a chemical vapor deposition chamber
采用原子层沉积和化学气相沉积室合成的原子薄层 MoSe2 构建的高性能光电探测器
  • DOI：
    10.1016/j.jallcom.2019.01.206
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Dai Tianjun;Liu Yuchen;Liu Xingzhao;Xie Dan;Li Yanrong
  • 通讯作者：
    Li Yanrong
Fabrication of Topological Insulator Bi2Se3−PbSe Heterojunction Photodetector for Infrared Detection
用于红外探测的拓扑绝缘体Bi2Se3-PbSe异质结光电探测器的制作
  • DOI：
    10.1002/pssr.202100406
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    physica status solidi (RRL) – Rapid Research Letters
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yixuan Ren;Yuqi Li;Xingzhao Liu
  • 通讯作者：
    Xingzhao Liu

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其他文献

携抗P-selectin单抗靶向超声造影剂的制备及体外寻靶实验研究
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
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  • DOI：
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  • 作者：
    刘兴钊;何世明;李德红; 陆清芳
  • 通讯作者：
    陆清芳
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    2019
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  • 影响因子：
    8.2
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    姜雪
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  • 通讯作者：
    刘兴钊
“基于循环延迟分集的码率嵌入式
  • DOI：
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  • 发表时间：
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    刊物名称：电子与信息学报，
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  • 作者：
    张红伟;罗汉文;宋文涛;刘兴钊
  • 通讯作者：
    刘兴钊

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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