二维单层半导体相2H-MoTe2的可控制备及光电性质研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51802266
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Monolayer 2H-MoTe2 is a direct bandgap semiconductor, its superior electrical, optical and unique phase transition properties, shows great potential application in nanoelectronics, optoelectronic and other fields. Controlled synthesize of monolayer 2H-MoTe2 is the fundamental issues for its further broaden application. By combining the monodispersity of sapphire substrate and van der walls epitaxy, here we offered a new approach to control growth of monolayer 2H-MoTe2 single crystal with large area on c-plane sapphire substrate by chemical vapor deposition. Due to the monodispersity of sapphire substrate, monolayer Mo precursor could be modified on the substrate; Induced by the van der Waals force between the surface of c-plane sapphire substrate and materials, the threefold symmetry monolayer 2H-MoTe2 will epitaxial growth on the substrate, and with this approach to realize the preparation of large area, high-quality controllable monolayer 2H-MoTe2 material finally. Then, studying the stable mechanism of Te atoms of as-grown monolayer 2H-MoTe2 via modified compounds, to develop an undamaged transfer method finally. In addition, the electronic and near infrared photo-response properties will be investigated, which can be provide valuable information and idea for designing and constructing the near infrared photo-detection model device. At last, this proposal is aimed to solve key problems in phase-controlled growth of monolayer 2H-MoTe2 and undamage transfer.
半导体相单层2H-MoTe2晶体优异的光电性质及易相变特性使其在纳电及光电器件等领域有巨大的应用前景。但大面积单层2H-MoTe2单晶的可控制备是制约其基础和应用研究发展的瓶颈。本项目提出将氧化铝表面单分散技术与范德华外延技术相结合,通过化学气相沉积法在c-plane氧化铝基底上可控制备大面积单层2H-MoTe2单晶。利用氧化铝表面的单分散技术,实现基底表面单分子层钼源的加载;利用基底与材料的范德华作用力,诱导三重对称的单层2H-MoTe2在基底表面外延生长,实现大面积、高质量单层2H-MoTe2单晶的可控制备。研究修饰化合物对单层2H-MoTe2中Te原子稳定性的作用机制,实现单层2H-MoTe2的无损转移。研究单层2H-MoTe2基器件的电学与近红外光电响应等性质,为构筑其近红外光电探测器件提供理论依据和技术支持。该课题将解决单层2H-MoTe2单晶的可控制备和无损转移等关键科学问题。

结项摘要

二维无机层状材料优异的电学和光电性质使其在晶体管、光电探测器等领域有巨大的应用前景。而大尺寸单晶及晶圆级的可控制备是制约其基础和应用研究发展的瓶颈。本项目主要的研究内容和成果有:①材料可控制备方面:利用分子筛辅助控制释放Mo前驱体,获得了形貌、尺寸均匀可控的单晶1T'-MoTe2;借助于氧化铝衬底的单分散效应,采用化学气相沉积法制备了13种严格单层过渡金属硫族化合物(TMDs)及其合金的晶圆级高通量制备;发展了空间限域的涡流化学气相沉积法,在柔性导电膜上合成了高质量ReS2/ReO2异质结阵列;实现了高晶格应力单晶MoxYb1-xS2合金的可控制备;使用多金属氧酸盐的金属有机骨架辅助置换策略,制备了三维MoO2@孔状碳限域Pt催化剂;利用Pt薄膜硫化法制备了大面积、高质量的PtSe2连续薄膜;通过弱相互作用无氢电化学插层策略,实现了超大尺寸薄层黑磷单晶的规模化制备。②界面调控方面:发现了TMDs表面硫原子物理吸附的表面限域效应,进而实现了晶圆级TMDs表面亚纳米硫原子膜的均匀覆盖,显著提升了其在空气环境下光学和电学性能的长期稳定性;提出了一种电化学插层和原位电化学金属沉积相结合的方法,高通量制备了超稳定Au/FL-BP晶体,并实现了恶劣环境下器件稳定性的显著提升(超过45天)。③应用探索方面:利用角分辨偏振光学衬度谱研究了1T'-MoTe2晶体各向异性光学性质,发展出了晶界的无损识别方法;构筑了单层MoxYb1-xS2合金基高迁移率(101.3 cm2V-1s-1)和宽光谱响应器件(532-1850 nm);基于PtSe2纳米墙薄膜与三维MoO2@孔状碳限域Pt催化剂,在较低起始电位下获得了高催化析氢性能;基于Au/FL-BP、1T'-MoTe2 等光电晶体管器件,实现了高性能宽光谱(532-2200 nm)光电探测。本项目的部分成果有助于突破限制二维材料可控制备的问题,加快二维材料在电子及光电探测领域的基础和应用研究步伐。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
All-Solid, Ultra-Micro, and Ultrasensitive pH Sensor by Monolayer MoS2-Based Array Field-Effect Transistors
采用单层 MoS2 阵列场效应晶体管的全固态、超微型、超灵敏 pH 传感器
  • DOI:
    10.1021/acsanm.1c01568
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    ACS applied nano materials
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Huijuan Li;Shibin Liu;Xuexiang Li;Rui Hao;Xiaojian Wang;Wenbin Zhang;Zhixiang Zheng;Qingliang Feng
  • 通讯作者:
    Qingliang Feng
Low-temperature growth of Three dimensional ReS2/ReO2 metal-semiconductor heterojunctions on Graphene/polyimide film for enhanced hydrogen evolution reaction
石墨烯/聚酰亚胺薄膜上低温生长三维ReS2/ReO2金属-半导体异质结增强析氢反应
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2020.118924
  • 发表时间:
    2020-08-15
  • 期刊:
    APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL
  • 影响因子:
    22.1
  • 作者:
    Feng, Qingliang;Li, Meng;Jiang, Yimin
  • 通讯作者:
    Jiang, Yimin
Metal-semiconductor 1T/2H-MoS2 by a heteroatom-doping strategy for enhanced electrocatalytic hydrogen evolution
通过杂原子掺杂策略增强电催化析氢的金属半导体1T/2H-MoS2
  • DOI:
    10.1016/j.catcom.2021.106325
  • 发表时间:
    2021-05-17
  • 期刊:
    CATALYSIS COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Jiang, Yimin;Li, Sihan;Feng, Qingliang
  • 通讯作者:
    Feng, Qingliang
In situ confinement of Pt within three-dimensional MoO2@porous carbon for efficient hydrogen evolution
将 Pt 原位限制在三维 MoO2@多孔碳中以实现高效析氢
  • DOI:
    10.1039/d0ta02507k
  • 发表时间:
    2020-05-28
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Jiang, Yimin;Yang, Miao;He, Rongxing
  • 通讯作者:
    He, Rongxing
Electrochemical Delamination of Ultra-Large Few-Laye Black Phosphorus with a Hydrogen-Free Intercalation Mechanism
无氢插层机制超大层数黑磷的电化学分层
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Advanced Materials
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    王宁;毛囡囡;ZhienWang;杨雪;周熹;刘海宁;乔山林;雷星锋;王俊儒;徐华;XiLing;张秋禹;冯晴亮;Jing Kong
  • 通讯作者:
    Jing Kong

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其他文献

“多肽在药物与营养中的应用”课程教学
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    西部素质教育
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙瑜隆;李慧娟;刘诗斌;冯晴亮;续惠云;梅其炳
  • 通讯作者:
    梅其炳
基于二维层状半导体材料的电化学传感器性能研究及应用进展
  • DOI:
    10.11896/cldb.20080298
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    材料导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李慧娟;刘诗斌;冯晴亮
  • 通讯作者:
    冯晴亮

其他文献

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冯晴亮的其他基金

单层稀土-钼基二硫化物合金材料的可控制备及光电、长余辉特性研究
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  • 项目类别:
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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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