单层CrI3在衬底上生长机制和磁性调控的理论研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11904288
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    韩楠楠
  • 依托单位：
    西北工业大学
  • 学科分类：
    A2011.表面界面与低维物理
  • 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

CrI3 monolayer as an unique ferromagnetic semiconductor, has great potential in application of spintronic devices. To realize its high-yield production and utilization, study on its growth mechanism and physical properties are significant. In this project, the configurations and properties of CrI3 precursors and monolayer on substrates will be investigated by using first-principles calculations. By analyzing the regulation evolution of precursors, the complicated growth behavior of sandwich-like CrI3 monolayer is supposed to be explained. At the same time, the important role of magnetism in CrI3 monolayer during its growth will be revealed. Further, the electronic and magnetic properties of CrI3 monolayer on substrates with different activity and strain will be calculated to figure out the complex coupling interactions between them. At last, according to the growth mechanism, structure stability, electronic and magnetic properties of CrI3 monolayer on substrates, several substrates will be predicted as to be favorable to realize the production and utilization of CrI3 monolayer in spintronic devices.
单层CrI3具有独特的铁磁半导体性质，在自旋电子器件中有巨大的应用潜能。为了促进单层CrI3的大规模生产和器件应用，对其生长机制和磁学性质的研究至关重要。本项目拟运用第一性原理方法，对CrI3前驱体和单层在衬底上的结构、性质进行理论研究。通过分析前驱体构型的演变规律，阐明三明治式单层CrI3的复杂生长机制，揭示磁性在二维材料生长中起到的作用。探究单层CrI3电学和磁学性质随衬底活性与应力的变化规律，深入理解磁性单层与衬底的耦合作用。最后，根据单层CrI3在衬底上的生长机制、结构稳定性、电学和磁学性质，筛选出适用于单层CrI3实验合成和器件应用的衬底。

结项摘要

单层CrI3具有独特的铁磁半导体性质，在自旋电子器件中有巨大的应用潜能。为了促进单 层CrI3的大规模生产和器件应用，对其生长机制和磁学性质的研究至关重要。本项目运用第一性原理方法，对单层CrI3的微观生长机制和外部作用下的性质调控进行了探究。首先，揭示了单层CrI3在Si(111)衬底上的微观生长机制。发现裸露的Si(111)衬底在化学气相沉积过程中会被碘化，形成一个I过渡层。通过控制实验条件，将CrIx的前驱体控制为CrI2团簇，并结合CrI2为构筑单元的聚集生长模式就能获得单层的CrI3。在这种生长机制中，I过渡层和CrI2构筑单元缺一不可。其次，计算了7种不同活性衬底上第二层CrI3的吸附能，发现化学活性弱的衬底更适合多层CrI3的制备，而化学活性适中的衬底更适合单层CrI3的制备，例如Si和Cu衬底。与此同时，我们成功在氟金云母上长出了花朵形状的CrI3单层纳米岛。这种特殊的形状来自衬底表面自由的K离子和I离子形成的KIx过渡层。此外，Si(111)衬底支撑的单层CrI3能够保持原有的磁基态和磁矩大小。结合硅基材料的高兼容性，得出结论，Si(111)衬底可用于单层CrI3的生长和未来器件应用。实际的生产制备过程不可避免地会向单层CrI3引入杂质和系统应力。为了促进单层CrI3的实际应用，本项目最后探究了应力和Br掺杂对单层CrI3物理性质的调控作用。我们发现，面内双轴应力(−4%～4%)和Br合金化方法可以协同控制单层CrI3的电子性质，将体系带隙由0.66 eV连续调节到1.70 eV。相比应力，掺杂对单层Cr2I6−xBrx带隙的影响更大。与此同时，单层Cr2I6−xBrx的总磁矩始终维持在2.91～3.00 μB/CrX3之间，并保持独特的铁磁性，意味着单层Cr2I6−xBrx的磁性具有鲁棒性。上述研究结果说明单层CrI3有望被实验合成并应用到柔性自旋电子等器件中。通过本项目的研究， J. Phys. Chem. Lett.、Appl. Surf. Sci.、Nanoscale等国际期刊上共发表了7篇学术论文，其中第一/通讯作者论文6篇，影子因子大于3的论文6篇。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Modulation of electronic and magnetic properties of monolayer chromium trihalides by alloy and strain engineering
通过合金和应变工程调节单层三卤化铬的电子和磁性能
  • DOI：
    10.1063/5.0045893
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Wang Qian;Han Nannan;Zhang Xuyang;Zhang Chenhui;Zhang Xixiang;Cheng Yingchun
  • 通讯作者：
    Cheng Yingchun
Epitaxial growth of large-grain-size ferromagnetic monolayer CrI3 for valley Zeeman splitting enhancement
用于谷塞曼分裂增强的大晶粒铁磁单层 CrI3 外延生长
  • DOI：
    10.1039/d0nr08248a
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Nanoscale
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Gong Lipeng;Zhang Cheng;Nie Anmin;Lin Changqing;Zhang Hao;Gao Chaofeng;Wang Meng;Zhang Xi;Han Nannan;Su Huimin;Lin Chen;Jin Yizheng;Zhang Chenhui;Zhang Xixiang;Dai Jun-Feng;Cheng Yingchun;Huang Wei
  • 通讯作者：
    Huang Wei
Site-selective Growth of Two-Dimensional Materials: Strategies and Applications
二维材料的位点选择性生长：策略和应用
  • DOI：
    10.1039/d2nr02093a
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Nanoscale
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Fan Liu;Jian Shi;Jinpeng Xu;Nannan Han;Yingchun Cheng;Wei Huang
  • 通讯作者：
    Wei Huang
The influence of Ca doping in Bi2O2Se: A first-principles investigation
Ca 掺杂对 Bi2O2Se 的影响：第一性原理研究
  • DOI：
    10.1016/j.commatsci.2020.109684
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Computational Materials Science
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Zhang Xuyang;Han Nannan;Lin Changqing;Wei Qilin;Zhao Puqin;Cheng Yingchun;Huang Wei
  • 通讯作者：
    Huang Wei
Metal doped black phosphorene for gas sensing and catalysis: A first-principles perspective
用于气体传感和催化的金属掺杂黑磷烯：第一原理视角
  • DOI：
    10.1016/j.apsusc.2022.152743
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Applied Surface Science
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Dian Yang;Nannan Han;Rui Gao;Yingchun Cheng
  • 通讯作者：
    Yingchun Cheng

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

其他文献

重组人血管内皮抑制素(恩度)临床机制的研究进展
  • DOI：
    10.13241/j.cnki.pmb.2019.15.044
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    现代生物医学进展
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    韩楠楠;姜秋颖;李里;滕冲;吕艳菊
  • 通讯作者：
    吕艳菊
叶酸修饰去甲斑蝥素隐形泡囊的制备、表征及体外药效学评价
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    中国新药杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    韩楠楠;杨红*;吴秀凤;冒华建;龚珠萍;万智慧;张炜;吴有明;顾睿南
  • 通讯作者：
    顾睿南
长链非编码RNA的作用机制
  • DOI：
    10.16605/j.cnki.1007-7847.2018.03.008
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    生命科学研究
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    史欢欢;李斌;史文珍;赵宁;陈霞;高莉洁;何芳;韩楠楠;汤利荣;田晔
  • 通讯作者：
    田晔
前循环大血管闭塞患者预后不良的危险因素分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    卒中与神经疾病
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    韩楠楠;常明则;张格娟;高燕军;葛晗明;马浩钧;史文珍;田晔
  • 通讯作者：
    田晔
CRISPR-Cas基因编辑技术的研究进展
  • DOI：
    10.13241/j.cnki.pmb.2018.17.043
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    现代生物医学进展
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    赵宁;李斌;史文珍;史欢欢;陈霞;高莉洁;何芳;韩楠楠;齐倩倩;狄政莉;常明则;张格娟;田晔
  • 通讯作者：
    田晔

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败，请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题，我已根据课题信息分析并撰写以下内容，帮您拓宽课题思路：

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者：{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
关闭
close
客服二维码