少层黑磷量子阱子带间跃迁的红外光谱研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11874009
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2202.光与物质相互作用
  • 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 energy bands of solids are quantized to form subbands under quantum confinement. The infrared optoelectronic devices based on the intersubband transitions of quantum wells have been widely used in national defense, industry and daily lives. Mechanical exfoliation can produce high quality few-layer black phosphorus quantum wells. Such quantum wells are atomically thin and show almost no thickness fluctuations for individual wells. Quantum many-body effect, such as plasmonic effect and exciton-like effect, becomes apparent in black phosphorus quantum wells. In this project, we utilize infrared spectroscopy to interrogate the intersubband transitions in few-layer black phosphorus quantum wells, with particular emphasis on the layer-dependence, Fermi-level dependence and temperature dependence of such transitions. We hope to realize the in-situ tuning of the many-body effect. Our work can determine the basic electronic structures of few-layer black phosphorus and paves the way for its application in infrared optoelectronics.
量子受限效应使能带量子化而形成子带。基于量子阱子带间跃迁的红外光电器件在国防和生活生产中被广泛应用。通过机械剥离法可以制备高质量少层黑磷量子阱。这种新型量子阱厚度达到原子层级别且单个量子阱中几乎无厚度涨落。诸如等离激元效应和类激子效应的量子多体效应在少层黑磷量子阱中会较为明显。本项目将用红外光谱手段研究少层黑磷量子阱的子带间跃迁,系统考察子带间跃迁频率和强度等特征与黑磷层数、费米能级和温度的依赖关系,实现对子带间跃迁量子多体效应的有效调控;确定少层黑磷的基本能带结构,为其在红外光电器件中的应用奠定基础。

结项摘要

层状半导体黑磷无论厚薄都是直接带隙半导体,并且由于层间耦合强,黑磷的带隙随厚度有明显变化,这些有利条件使黑磷成为了性能优异的范德瓦尔斯量子阱。然而,人们对少层黑磷的子带结构了解甚少。本项目利用红外光谱技术探测黑磷量子阱本征的子带能带结构,并利用应变、压强、温度和电场等手段调控能带。我们首次观测到一系列新的禁戒跃迁;揭示了黑磷激子“以少胜多”的反常吸收能力;发现应变、压强和温度可以有效调节黑磷的层间耦合,从而方便地调控子带结构。相关研究成果发表在Nature Communications (3篇)、Physical Review Letters(2篇)等杂志。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Electronic structures of air-exposed few-layer black phosphorus by optical spectroscopy
通过光谱法研究暴露在空气中的少层黑磷的电子结构
  • DOI:
    10.1103/physrevb.99.075427
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Physical Review B
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Fanjie Wang;Guowei Zhang;Shenyang Huang;Chaoyu Song;Chong Wang;Qiaoxia Xing;Yuchen Lei;Hugen Yan
  • 通讯作者:
    Hugen Yan
Layer-Dependent Pressure Effect on the Electronic Structure of 2D Black Phosphorus
层相关压力对二维黑磷电子结构的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Physical Review Letters
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Huang Shenyang;Lu Yang;Wang Fanjie;Lei Yuchen;Song Chaoyu;Zhang Jiasheng;Xing Qiaoxia;Wang Chong;Xie Yuangang;Mu Lei;Zhang Guowei;Yan Hao;Chen Bin;Yan Hugen
  • 通讯作者:
    Yan Hugen
Prediction of hyperbolic exciton-polaritons in monolayer black phosphorus
单层黑磷中双曲激子-极化子的预测
  • DOI:
    10.1038/s41467-021-25941-5
  • 发表时间:
    2021-09-24
  • 期刊:
    Nature Communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Wang F;Wang C;Chaves A;Song C;Zhang G;Huang S;Lei Y;Xing Q;Mu L;Xie Y;Yan H
  • 通讯作者:
    Yan H
The optical conductivity of few-layer black phosphorus by infrared spectroscopy
红外光谱法测定少层黑磷的光学电导率
  • DOI:
    10.1038/s41467-020-15699-7
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Nature Communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Guowei Zhang;Shenyang Huang;Fanjie Wang;Qiaoxia Xing;Chaoyu Song;Chong Wang;Yuchen Lei;Mingyuan Huang;Hugen Yan
  • 通讯作者:
    Hugen Yan
From Anomalous to Normal: Temperature Dependence of the Band Gap in Two-Dimensional Black Phosphorus
从反常到正常:二维黑磷带隙的温度依赖性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Physical Review Letters
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Shenyang Huang;Guowei Zhang;Chaoyu Song;Yuchen Lei;Qiaoxia Xing;Chong Wang;Yujun Zhuang;Jiasheng Zhang;Yuangang Xie;Lei Mu;Chunxiao Cong;Mingyuan Huang;Hugen Yan
  • 通讯作者:
    Hugen Yan

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其他文献

碲化钨薄膜的红外近场光学成像
  • DOI:
    10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.013
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    红外与毫米波学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    代珍兵;罗国语;贺言;王冲;晏湖根;李志强
  • 通讯作者:
    李志强
拓扑材料等离激元谱学研究
  • DOI:
    10.7498/aps.68.20191098
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
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  • 作者:
    王冲;邢巧霞;谢元钢;晏湖根
  • 通讯作者:
    晏湖根

其他文献

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晏湖根的其他基金

层状外尔半金属WTe2的面内各向异性等离激元
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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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