基于AlGaN/BP/MoS2范德华异质结的单片集成紫外-红外双波段探测器研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61904184
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Ultraviolet-Infrared dual-band photodetectors have significant applications in both military field and national economy. However, right now the performance of AlGaN based Ultraviolet-Infrared dual-band photodetectors is limited by the low responsivity and large dark current due to the low crystal quality of the materials, the unoptimized device structure and the work principle. In this project, a novel monolithic integrated Ultraviolet-Infrared dual-band photodetector based on AlGaN/BP/MoS2 van der Waals heterojunction is proposed. Taking advantage of no lattice match requirement for van der Waals heterojunction, the 2D BP/MoS2 pN junction can be integrated onto the 3D AlGaN PN junction to form an npPN type back-to-back photodiode via the layer-stacking technique, in order to detect the Infrared and Ultraviolet radiation simultaneously. We will investigate the epitaxy and defect control mechanisms for the growth of high quality high Al-content AlGaN film. Meanwhile investigate the influences of AlGaN doping, BP and MoS2 thicknesses and interfacial defects on the performance of photodetector in detail. Via the band engineering, interfacial defects control engineering, as well as improving the material epitaxy, 2D material transfer and device fabrication techniques, a monolithic integrated Ultraviolet-Infrared dual-band photodetector with high performance and fast response speed will be fabricated, which may provide new scheme and method for the development of high-performance Ultraviolet-Infrared dual-band photodetectors.
紫外-红外双波段探测器在军事领域和国民经济中均有着重要的研究价值和广泛的应用前景。然而,由于材料晶体质量、器件结构及工作原理等因素,致使目前基于AlGaN的紫外-红外双波段探测器响应度低,暗电流大。本项目提出一种新型的基于AlGaN/BP/MoS2范德华异质结的紫外-红外双波段探测器,即利用范德华异质结无需晶格匹配这一特点,将二维BP/MoS2 pn结和三维AlGaN PN结通过堆叠方式形成npPN型背靠背光电二极管,以此实现红外和紫外光的高效同时探测。本项目将研究高质量高Al组分AlGaN材料的外延生长和缺陷控制规律,研究AlGaN掺杂、二维BP和MoS2层厚以及界面缺陷对器件探测性能的影响规律。通过能带工程、界面缺陷控制并完善材料外延生长、二维材料定点转移和器件制备工艺,最终研制出高性能、快速响应的单片集成紫外-红外双波段探测器原型器件,为发展高性能的双波段探测器件提供新思路和新方法。

结项摘要

紫外-红外双波段探测器在军事领域和国民经济中均有着广泛的应用前景。然而,由于材料晶体质量、器件结构及工作原理等因素,致使目前基于AlGaN的紫外-红外双波段探测器响应度低,暗电流大。本项目提出并研究了一种新型的基于AlGaN/BP/MoS2范德华异质结的紫外-红外双波段探测器,将二维BP/MoS2 pn结和三维AlGaN PN结通过范德华堆叠方式形成npPN型背靠背光电二极管。本项目主要研究了高质量高Al组分AlGaN材料的外延生长和缺陷控制规律,获得了位错密度1.8×109 cm-2、Al组分52%的高质量AlGaN薄膜。制备了AlGaN基日盲紫外探测器,器件的响应中心波长为269 nm,截止波长为280 nm,最高响应度可达2 A/W。制备了GaN基HEMT结构紫外探测器,器件的波长响应范围为225-400 nm,响应中心波长在300 nm左右,最高响应度达2000 A/W,具有极高的内部增益。研究了二维BP和MoS2层厚依赖的光电性质层,发现MoS2的导电类型会随着层厚的增大逐渐从n型变成双极性,最后变成p型。制备了MoS2/BP异质结器件,器件在近红外到短波红外均显示较好的光电响应。

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)
Flexible assembly of the PEDOT: PSS/ exfoliated β-Ga2O3 microwire hybrid heterojunction for high-performance self-powered solar-blind photodetector
PEDOT 的灵活组装:PSS/剥离式 β-Ga2O3 微线混合异质结,用于高性能自供电日盲光电探测器
  • DOI:
    10.1364/oe.461342
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhihua Zheng;Wen Wang;Feng Wu;Zhiyuan Wang;Maocheng Shan;Yongming Zhao;Weijie Liu;Pengcheng Jian;Jiangnan Dai;Hai Lu;Changqing Chen
  • 通讯作者:
    Changqing Chen
Narrowing Bandgap of HfS2 by Te Substitution for Short-Wavelength Infrared Photodetection
通过 Te 取代缩小 HfS2 的带隙用于短波长红外光电检测
  • DOI:
    10.1002/adom.202002248
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    ADVANCED OPTICAL MATERIALS
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ye Jiafu;Liao Ke;Ge Xun;Wang Zhen;Wang Yang;Peng Meng;He Ting;Wu Peisong;Wang Hailu;Chen Yunfeng;Cui Zhuangzhuang;Gu Yue;Xu Hangyu;Xu Tengfei;Li Qing;Zhou Xiaohao;Luo Man;Li Ning;Zubair Muhammad;Wu Feng;Wang Peng;Shan Chongxin;Wang Gang;Miao Jinshui;Hu
  • 通讯作者:
    Hu
GaN基多量子阱红外探测器研究进展(特邀)
  • DOI:
    10.3788/IRLA20211020
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    红外与激光工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴峰;戴江南;陈长清;许金通;胡伟达
  • 通讯作者:
    胡伟达

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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

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          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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