压电半导体微纳电泵浦激光器件的制备及光电性能调控研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61675027
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0502.光子与光电子器件
  • 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

Laser with the ultra-short pulse and high brightness has myriad applications including light source, optical communication, biological sensors and solar cells. Recently, developments of advanced optoelectronic materials and devices have result in a great hot topic of micro/nano lasers due to considerable potential for the field of new light source, optical communication, biological sensor, intelligent computer. The electrically pumped laser can realize the effective electro-optic integration and modulation with low cost. In this project, one dimensional micro/nano materials with piezoelectric effect and fine semiconductor properties are proposed to be designed and prepared. Simultaneously, high efficiency LED and LD devices are to be fabricated by taking advantages of the prepared piezoelectric semiconductors. We further study the luminescent properties and investigate the relationships between the structures/compositions and luminescent characteristics of the selected micro/nano materials. We design and prepare one dimensional micro/nano materials with different resonant cavity to study the influences of resonant cavity on the laser pumping probability. Base on the experimental results, we dedicate to clarify the correlation between the pumping modes and the emission efficiency as well as stability of the structured laser devices. Furthermore, we proposed to introduce the piezophotonotric effect on the fabricated laser device to study the disciplinarities of the piezophotonotrics and piezoeletrconics of micro/nano laser of the piezoelectric-semiconductive systems. Once refined, we envisage that the project would be expected to have great importance on the fields of integrated optical-electrical devices, for example, high resolution pressure sensor, intelligent robots, and human-machine interaction as well as the high precision components of defense and military technologies.
激光具备超短脉冲,超高亮度等特点,在诸多领域具有重要应用。近年来,随着光电材料和器件的快速发展,纳米激光器在新光源、光通讯、生物传感、智能计算机等方面有产生了许多全新而重要的应用,已成为纳米光电子学研究的重点。电泵浦激光器由电驱动,通过电子注入实现激光发射,以极低的制备成本实现有效地电光集成和调制。本项目通过设计合成具有压电效应并具有良好的半导体性能的一维微纳材料,制备高效LED和LD器件并研究其发光性能,阐明微纳材料、结构、器件构成等条件与发光性能之间的关系;设计调控一维微纳材料的结构,研究不同微纳结构作为泵浦激光器共振腔的对激光器的影响,理清材料结构与激射模式及激光发射效率和稳定性之间的关系;在此基础上探索压电光电子效应对一维微纳激光器的调控规律和机理。本项目预期在集成光电子学领域,如高分辨率应力传感与成像系统智能机器人以及人机互动以及军事和国防科技中具有重要的应用。

结项摘要

压电效应是压电材料在应力作用下产生形变时出现的一种内部电势的现象。压电电子学效应和压电光电子学效应是指GaN、ZnO和InN等代表的第三代半导体受到外加应力时,由于晶体中离子的极化而在材料内产生压电电势,可以有效改变金属-半导体的界面势垒和p-n结的输运性质。.本项目以ZnO、GaN、CdS、钙钛矿等压电半导体一维纳米结构的制备、光电器件制备、以及压电光子学效应研究对激光模式动态调控研究为主要目标,通过4年研究,研究了多种新型半导体光电器件,包括纳米线pn 结 LED 及 MIS 结 LED,纳米线光泵激光器件,获得了成果如下:(1)制备了多种压电半导体一维纳米结构的制备,包括ZnO、GaN、CdS、钙钛矿纳米线等;(2)采用 GaN 激光剥离和衬底转移方式得到 PET 基柔性 GaN 薄膜衬底,结合紫外曝光技术和水热法在 GaN 薄膜上外延生长出图案化高晶体质量的 ZnO 纳米线阵列,构建了p-GaN/n-ZnO 异质结的纳米线发光二极管(LED)阵列,并实现了压电光电子学效应对LED性能的调控研究与在应力成像中的应用,且该柔性 LED 阵列器件被证明具有良好的稳定性和再现性。(3)以 ZnO、GaN、CdS、钙钛矿等 WGM 等微腔为载体,结合纤锌矿结构材料固有的压电特性,通过外部机械应变引起的微腔晶体内部的离子极化,调控光学谐振腔本身的折射率,实现动态、可持续调制的激光模式输出;并有望在激光调制、光传感/开关、光子集成电路和光通讯加密等领域取得重要应用。.本研究应用了压电性质和电子学特性耦合性质,压电性质与光电子特性耦合的光激发过程,不仅开创了前沿研究领域,相关的先进技术也是目前全球新技术革命和工业革命竞争的核心技术之一,将对产业发展产生深远的影响。

项目成果

期刊论文数量(35)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Metal Halide Perovskite Arrays: From Construction to Optoelectronic Applications
金属卤化物钙钛矿阵列:从建筑到光电应用
  • DOI:
    10.1002/adfm.202005230
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Advanced Functional Materials
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Han Xun;Wu Wenqiang;Chen Hao;Peng Dengfeng;Qiu Li;Yan Peiguang;Pan Caofeng
  • 通讯作者:
    Pan Caofeng
Self-Powered Tactile Sensor Array Systems Based on the Triboelectric Effect
基于摩擦起电效应的自供电触觉传感器阵列系统
  • DOI:
    10.1002/adfm.201806379
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Advanced Functional Materials
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Tao Juan;Bao Rongrong;Wang Xi;i;Peng Yiyao;Li Jing;Fu Sheng;Pan Caofeng;Wang Zhong Lin
  • 通讯作者:
    Wang Zhong Lin
Ultrathin and Conformable Lead Halide Perovskite Photodetector Arrays for Potential Application in Retina-Like Vision Sensing.
超薄且适形的卤化铅钙钛矿光电探测器阵列在类视网膜视觉传感中的潜在应用。
  • DOI:
    10.1002/adma.202006006
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wu Wenqiang;Han Xun;Li Jing;Wang Xi;i;Zhang Yufei;Huo Zhihao;Chen Qiushuo;Sun Xidi;Xu Zhangsheng;Tan Yongwen;Pan Caofeng;Pan Anlian
  • 通讯作者:
    Pan Anlian
Piezo-phototronic Effect Enhanced Efficient Flexible Perovskite Solar Cells
压电光电子效应增强高效柔性钙钛矿太阳能电池
  • DOI:
    10.1021/acsnano.9b00125
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Nano
  • 影响因子:
    17.1
  • 作者:
    Sun Junlu;Hua Qilin;Zhou Ranran;Li Dongmei;Guo Wenxi;Li Xiaoyi;Hu Guofeng;Shan Chongxin;Meng Qingbo;Dong Lin;Pan Caofeng;Wang Zhong Lin
  • 通讯作者:
    Wang Zhong Lin
Dynamically Modulated GaN Whispering Gallery Lasing Mode for Strain Sensor
用于应变传感器的动态调制 GaN 回音壁激光模式
  • DOI:
    10.1002/adfm.201905051
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Advanced Functional Materials
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Peng Yiyao;Lu Junfeng;Peng Dengfeng;Ma Wenda;Li Fangtao;Chen Qiushuo;Wang Xi;i;Sun Junlu;Liu Haitao;Pan Caofeng
  • 通讯作者:
    Pan Caofeng

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其他文献

Flexible electrically pumped random lasing from ZnO nanowires based on metal–insulator–semiconductor structure
基于金属-绝缘体-半导体结构的 ZnO 纳米线柔性电泵浦随机激光发射
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/26/6/067301
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    阙妙玲;王贤迪;彭轶瑶;潘曹峰
  • 通讯作者:
    潘曹峰

其他文献

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潘曹峰的其他基金

大面积穿戴式柔性触觉传感器关键问题研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
    2020
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    257 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
InGaN基一维纳米结构的压电光电子学效应研究
  • 批准号:
    61405040
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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

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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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