二维原子晶体热电材料的制备、物性及纳电子器件研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61674170
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0405.半导体器件物理
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

It is critical to investigate the controllable synthesis of two dimensional atomic crystal materials with large scale and high quality and their layered stacked heterostructures, doping in a controlled manner and the tuning of their bandgap, fabrication of semiconductor devices and characterization of their device characteristics, such as carrier concentration, bandgap, mobility, current on/off ratios etc., for their future applications in semiconductor industry. Moreover, due to the special two dimensional layered structures of the semiconducting atomic crystal materials with thermoelectric properties, the efficiency of energy conversion and the power factor and figure of merit of the thermoelectric devices based on them will be greatly enhanced. Therefore, it is promising to investigate the performance of thermoelectric devices based on two dimensional semiconducting atomic crystal materials. In this project, we are proposing to controllable synthesize large scale and high quality two dimensional atomic crystal materials by chemical vapor deposition method through tuning growth conditions, construct their layered stacked heterostructures, dope them and tune their bandgap, investigate their basic carrier transport properties and understand the behind mechanism, investigate the fabrication process of thermoelectric devices based on these two dimensional atomic crystal materials and characterized their performance, and understand the thermotransport mechanism.
探索合成大面积、高质量的半导体二维原子晶体材料及其叠层结构以及对其进行可控掺杂的方法,研究其基本半导体器件性能,如载流子浓度、带隙、迁移率、电流开关比等,对于未来半导体二维原子晶体材料在半导体工业的应用具有重要意义。另外,具有热电性质的半导体二维原子晶体材料由于其特殊的二维平面结构,以及掺杂对电导率的提高和热导率降低的作用,其热电器件的性能将得到极大提升,研究基于半导体二维原子晶体的热电器件对于在高效率能量转换应用方面具有潜在应用前景。本课题将通过化学气相沉积(CVD)等方法,通过精确控制生长条件,制备大面积、高质量的半导体二维原子晶体薄膜,构筑其叠层结构,对其进行可控掺杂及带隙调控,研究其基本的载流子输运性质并理解其输运机制;探索基于半导体二维原子晶体薄膜材料的热电器件制作工艺,并对其热电器件性能进行表征,理解其热输运机制。

结项摘要

探索合成大面积、高质量的半导体二维原子晶体材料及其叠层结构以及对其进行可控掺杂的方法,研究其基本半导体器件性能,如载流子浓度、带隙、迁移率、电流开关比等,对于未来半导体二维原子晶体材料在半导体工业的应用具有重要意义。另外,具有热电性质的半导体二维原子晶体材料由于其特殊的二维平面结构,以及掺杂对电导率的提高和热导率降低的作用,其热电器件的性能将得到极大提升,研究基于半导体二维原子晶体的热电器件对于在高效率能量转换应用方面具有潜在应用前景。针对二维原子晶体中热电输运的关键科学问题,本课题开展了大面积、高质量二维原子晶体材料的可控制备,研究了其基本的载流子输运性质,探索了基于半导体二维原子晶体薄膜材料的热电器件的制作工艺,并对其热电器件性能进行了表征。取得了以下结果:1)掌握了大面积、高质量半导体二维原子晶体材料的生长工艺,理解了其生长机制;2)掌握了基于半导体二维原子晶体材料的霍尔器件、场效应晶体管、热电器件的关键制作工艺,并攻克了微观尺度下对半导体二维原子晶体材料进行热电测试的方法;3)对半导体二维原子晶体的迁移率、载流子浓度、电导率、电流开关比、塞贝克系数、功率因子等电学、热电性质进行了详细表征,实现了半导体二维原子晶体材料载流子浓度、电导率等的精准控制,对热电性能的影响规律进行了探索。.项目实施后共发表高水平论文15篇,其中包括Nano Letters 5篇,2D Materials 3篇,Advanced Electronic Materials 1篇,Nano Research 1篇,Nanoscale 1篇等。申请国家发明专利4项。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Intrinsic charge transport behaviors in graphene-black phosphorus van der Waals heterojunction devices
石墨烯-黑磷范德华异质结器件的本征电荷传输行为
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/27/7/077303
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Wang Guo-Cai;Wu Liang-Mei;Yan Jia-Hao;Zhou Zhang;Ma Rui-Song;Yang Hai-Fang;Li Jun-Jie;Gu Chang-Zhi;Bao Li-Hong;Du Shi-Xuan;Gao Hong-Jun
  • 通讯作者:
    Gao Hong-Jun
Quasi-2D Transport and Weak Antilocalization Effect in Few-layered VSe2
少层 VSe2 中的准二维输运和弱反局域效应
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.9b01412
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Nano Letters
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Liu Hongtao;Bao Lihong;Zhou Zhang;Che Bingyu;Zhang Ruizi;Bian Ce;Ma Ruisong;Wu Liangmei;Yang Haifang;Li Junjie;Gu Changzhi;Shen Cheng-Min;Du Shixuan;Gao Hong-Jun
  • 通讯作者:
    Gao Hong-Jun
Ferroelectric-Gated InSe Photodetectors with High On/Off Ratios and Photoresponsivity
具有高开/关比和光响应性的铁电门控 InSe 光电探测器
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.0c02448
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Nano Letters
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Liu Li;Wu Liangmei;Wang Aiwei;Liu Hongtao;Ma Ruisong;Wu Kang;Chen Jiancui;Zhou Zhang;Tian Yuan;Yang Haitao;Shen Chengmin;Bao Lihong;Qin Zhihui;Pantelides Sokrates T.;Gao Hong-Jun
  • 通讯作者:
    Gao Hong-Jun
InSe/hBN/graphite heterostructure for high-performance 2D electronics and flexible electronics
用于高性能二维电子器件和柔性电子器件的 InSe/hBN/石墨异质结构
  • DOI:
    10.1007/s12274-020-2757-1
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Nano Research
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Wu Liangmei;Shi Jinan;Zhou Zhang;Yan Jiahao;Wang Aiwei;Bian Ce;Ma Jiajun;Ma Ruisong;Liu Hongtao;Chen Jiancui;Huang Yuan;Zhou Wu;Bao Lihong;Ouyang Min;Pantelides Sokrates T.;Gao Hong-Jun
  • 通讯作者:
    Gao Hong-Jun
Observation of the Kondo Effect in Multilayer Single-Crystalline VTe2 Nanoplates
多层单晶 VTe2 纳米板中近藤效应的观察
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.9b03100
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Nano Letters
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Liu Hongtao;Xue Yunzhou;Sho Jin-An;Guzman Roger A.;Zhan Panpan;Zhou Zhang;He Yangu;Bian Ce;Wu Liangmei;Ma Ruisong;Chen Jiancui;Yan Jiahao;Yang Haitao;Shen Cheng-Min;Zhou Wu;Bao Lihong;Gao Hong-Jun
  • 通讯作者:
    Gao Hong-Jun

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其他文献

新型机械解理方法在二维材料研究中的应用
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    --
  • 发表时间:
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    1
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    黄元
低维原子/分子晶体材料的可控生长、物性调控和原理性应用
  • DOI:
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    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    黄立;李更;张余洋;鲍丽宏;郇庆;林晓;王业亮;郭海明;申承民;杜世萱;高鸿钧
  • 通讯作者:
    高鸿钧
新型机械解理方法在二维材料研究中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    许宏;孟蕾;李杨;杨天中;鲍丽宏;刘国东;赵林;刘天生;邢杰;高鸿钧;周兴江;黄元
  • 通讯作者:
    黄元
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    王兴军;田继发;鲍丽宏;杨天中;惠超;刘飞;申承民;许宁生;高鸿钧
  • 通讯作者:
    高鸿钧
Synthesis and photoluminescence property of boron carbide nanowires
碳化硼纳米线的合成及其光致发光性能
  • DOI:
    10.1063/1.472225
  • 发表时间:
    2024-09-13
  • 期刊:
    Journal of Chemical Physics
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    鲍丽宏;李晨;田园;田继发;惠超;王兴军;申承民;高鸿钧
  • 通讯作者:
    高鸿钧

其他文献

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鲍丽宏的其他基金

金属上外延大面积高质量硅插层石墨烯的纳电子器件研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
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  • 项目类别:
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相似国自然基金

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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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