二维二碲化钨晶体的电输运和极磁阻效应的研究

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基本信息

  • 批准号：
    11504254
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    姜昱丞
  • 依托单位：
    苏州科技大学
  • 学科分类：
    A2004.凝聚态物质电子结构
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Recently, an extremely-large magnetoresistance (XMR) effect has been discovered in three-dimensional (3D) WTe2 single crystal, which attracts lots of world-wide attention. Based on it, this project aims to study the electric transport and magnetoresistance effect of two-dimensional (2D) WTe2 crystal through theoretical and experimental ways. Firstly, mono- or few-layer 2D WTe2 crystal will be mechanically exfoliated from a piece of bulk single crystal and characterized by TEM, AFM and micro-Raman spectroscopy. After that, PPMS will be used to measure the electric transport, magnetoresistance and Hall effect, from which the material parameters of mobility, density of carriers and Hall coefficient can be obtained. By changing the layer number, we will clarify the evolution of physical properties from 3D to 2D, and explore possible new phenomena. First-principle method will be utilized to analyze the structural basis of the XMR effect. Combined with experimental results, our calculations may clarify the relation between the XMR effect and electronic structure. Our proposed research not only provides a route to deepen the understanding of the XMR effect and quantum transport in the 2D WTe2 crystal, but also demonstrates its potential applications as 2D spintronic device and new transistor.
最近，在三维WTe2单晶块材中发现了极大的磁阻效应，这一发现引起了世界范围的广泛关注。本项目拟在此基础上利用理论和实验的相关方法对二维二碲化钨晶体的电输运及极磁阻效应进行深入研究。首先，采用机械剥离法制备单层或多层二维二碲化钨晶体,借助透射电子显微镜、原子力显微镜和显微拉曼仪来等表征其基本性质。然后，在PPMS测试平台上考察二维二碲化钨晶体的电输运、磁阻及霍尔效应，从而得到迁移率、载流子浓度和霍尔系数等基本参数。改变样品的层数，揭示材料物性从三维向二维的演变，同时探索可能发生的新现象。通过第一性原理计算分析极磁阻存在的结构基础，并结合实验结果，阐明二维二碲化钨晶体的磁阻效应与电子结构之间的本质关系。本项目不仅为深入理解二碲化钨晶体的极磁阻和量子输运奠定基础，更展示了它作为首个二维磁阻器件及新型晶体管的广阔应用前景。

结项摘要

作为一种过渡族金属硫族化合物，WTe2因其特殊的外尔半金属能带结构、极大的磁阻效应受到了广泛的关注。在本研究之前，其拉曼光谱的表征及光对于样品电子输运的影响却一直不清楚。我们通过机械剥离的方法制备了单层和多层的WTe2晶体薄片，先利用光学显微镜来分辨少层的样品，然后再通过原子力显微镜（AFM）判断层数及薄片厚度。拉曼光谱分析了不同层数的WTe2晶体薄片，探索了层数与拉曼峰位之间的对应关系，同时通过DFPT理论计算找到了所有拉曼峰位所对应光声子振动模式。此外，我们还在综合物性测量系统（PPMS）中对WTe2晶体的光电响应进行研究。在零磁场的情况下，不同于普通的半导体，光的加入会导致该样品的电阻增大，这是一种反常的光电导现象。而当有磁场存在时，我们发现磁场可以调控光电导的符号，即强磁场下为正常光电导现象，而弱场下变为反常光电导。事实上，光的存在总是削弱WTe2的极磁阻效应，这很可能是由于光会破坏电子空穴间的数量平衡，而抑制了极磁阻效应的产生有关。通过对WTe2晶体进行霍尔效应的测量，验证了以上对于其机理的解释。本项目支持的研究不仅有利于加深对WTe2晶体结构的空间对称性及载流子输运特性的物理机理解释，而且对设计具有电、磁、光等多功能一体化的新型器件也具有重要的指导意义。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（2）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Asymmetric resistive switching behaviour in a Au/a-C:Co/Au planar structure
Au/a-C:Co/Au 平面结构中的不对称电阻开关行为
  • DOI：
    10.1016/j.microrel.2018.05.021
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Microelectronics Reliability
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    D. Zhang;T.R. Li;J.W. Zhou;Y.C. Jiang;B. Ren;J. Huang;J.M. Zhang;L. Wang;J. Gao;L.J. Wang
  • 通讯作者：
    L.J. Wang
Luminescence Studies of Er:Ga2O3 Films: Effect of Growth and Annealing Temperatures and Oxygen Pressures
Er:Ga2O3 薄膜的发光研究：生长温度、退火温度和氧气压力的影响
  • DOI：
    10.1166/jnn.2018.16060
  • 发表时间：
    2018-11
  • 期刊：
    Journal of Nanoscience and Nanotechnology
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yonggang Liu;Xu Wang;Yucheng Jiang;Anpeng He;Jiqiang Ning;Bing Wang;Junxiao Yang;Daqiang Gao;Ziyang Zhang
  • 通讯作者：
    Ziyang Zhang
Negative photoconductivity under visible light illumination in LaAlO3/SrTiO3 heterostructures
LaAlO3/SrTiO3 异质结构中可见光照射下的负光电导性
  • DOI：
    10.1088/1361-6463/aaf8f6
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Journal of Physics D: Applied Physics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Liu G Z;Zhao R;Qiu J;Jiang Y C;Gao J
  • 通讯作者：
    Gao J
Electric-field-induced photoconductivity and resistance switching in Fe-doped amorphous carbon/PMN-PT heterostructures
Fe 掺杂非晶碳/PMN-PT 异质结构中的电场诱导光电导和电阻切换
  • DOI：
    10.1088/2053-1591/aae3a7
  • 发表时间：
    2018-09
  • 期刊：
    Materials Research Express
  • 影响因子：
    2.3
  • 作者：
    Jiang Y. C.;He A. P.;Wang L.;Zhao R.;Liu G. Z.;Wang B.;Huang J.;Wang L. J.;Gao J.
  • 通讯作者：
    Gao J.
Anomalous transition of major charge carriers from holes to electrons observed in single-crystal films of tungsten
在钨单晶薄膜中观察到主要载流子从空穴到电子的异常跃迁
  • DOI：
    10.1103/physrevb.94.245310
  • 发表时间：
    2016-12-22
  • 期刊：
    PHYSICAL REVIEW B
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Jiang, Y. C.;Liu, G. Z.;Wang, J. F.
  • 通讯作者：
    Wang, J. F.

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三元硫族半导体化合物K2Zn3S4的制备与光学性质研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    苏州科技大学学报（自然科学版）
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    彭涛;王能能;姜昱丞;赵蒙;姚金雷
  • 通讯作者：
    姚金雷

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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

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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]
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          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]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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