β-FeSi2纳米颗粒的制备及其量子限制的发光特性研究

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基本信息

  • 批准号：
    60976063
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    40.0万
  • 负责人：
    吴兴龙
  • 依托单位：
    南京大学
  • 学科分类：
    F0405.半导体器件物理
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

β-FeSi2是一种直接和间接带隙相差仅20毫电子伏特的间接带隙半导体材料，发光波长在1.55微米，发光效率较低，对它发光特性的研究一直较少。多孔硅室温可见光的发现引起了人们对间接带隙半导体材料发光特性研究的兴趣，为了获得可调谐的红外光发射，人们把目光集中到寻求结构和发光特性稳定的β-FeSi2纳米颗粒及其复合纳米结构材料上，探索有量子限制效应发光特性的β-FeSi2纳米结构已成为半导体材料物理研究领域中的一个热点。本项目采用Fe粉在多孔硅上的高温沉积、高能Fe 离子注入硅片后电化学腐蚀及超声振荡以及在溶液中β-FeSi2多晶靶材的激光溅射沉积等办法，获得有良好表面钝化的β-FeSi2颗粒悬溶液和固体薄膜，在全面的微结构和谱学表征的基础上，系统地探索产生量子限制的、可调谐的红外光发射特性的可能性，从理论上揭示出产生光发射现象的本质，并寻求在光电子器件上的应用。

结项摘要

本课题完成了原计划对纳米结构β-FeSi2薄膜的制备及其电子态和发光特性的研究，获得了如下主要成果：1）研究了高压下(110)β-FeSi2/(001)Si复合结构的电子态和光学吸收特征,发现带隙随压力的先增加后减少现象跟硅(001)衬底表面密切相关，试验结果表明压力的存在可有效地调控β-FeSi2的光学带隙，从而提高发光效率。2）以多孔硅为衬底，高纯铁粉为铁源，制得了高质量的半导体材料β-FeSi2。变温荧光光谱显示位于1.54μm的荧光发射峰是由β-FeSi2的自由激子复合引起的，自由激子的激活能为0.25eV。该方法提供了一条合成单相β-FeSi2的简单途径。3）首次用热压方法合成了β-FeSi2体材料，实验结果展示了可通过改变铁硅比例、延长高压下的退火时间可获得较纯的β-FeSi2样品。4） 研究了复合β-FeSi2/Si和纯β-FeSi2颗粒薄膜的1.54m的发光特性，发现其发光强度比在纯β-FeSi2颗粒薄膜中更强。当在1050 nm激光激发下，复合薄膜的发光展现了进一步的增强，而纯薄膜强度减少。时间分辨的发光谱研究表明，光激发载流子在复合薄膜中的寿命比纯薄膜中更长，因此从Si颗粒到β-FeSi2的共振能量转移导致了1.54 m发光强度的增强，这为设计β-FeSi2材料的高效发光提供了新的思路。本项目共发表学术论文11 篇，其中Nano Lett.上1 篇、Appl. Phys. Lett.上3篇、Chem Commu. 1篇、Opt. Lett.上2篇，申请国家发明专利三项，授权国家发明专利一项。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Porous silicon based beta-FeSi(2) and photoluminescence
多孔硅基 β-FeSi(2) 和光致发光
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Applied Physics A-Materials Science & Processing
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Chen, H. T.;Wu, X. L.;Zhang, Y. Y.;Su, W. N.
  • 通讯作者：
    Su, W. N.
Si-Si optical phonon behavior in localized Si clusters of SixGe1-x alloy nanocrystals
SixGe1-x 合金纳米晶局域 Si 簇中的 Si-Si 光学声子行为
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Applied Physics A-Materials Science & Processing
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Liu, L. Z.;Wu, X. L.;Yang, Y. M.;Li, T. H.;Chu, Paul K.
  • 通讯作者：
    Chu, Paul K.
Longitudinal optical phonon-plasmon coupling in luminescent 3C-SiC nanocrystal films
发光 3C-SiC 纳米晶体薄膜中的纵向光学声子-等离子体耦合
  • DOI：
    10.1364/ol.35.004024
  • 发表时间：
    2010-12-01
  • 期刊：
    OPTICS LETTERS
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Liu, L. Z.;Wang, J.;Chu, Paul K.
  • 通讯作者：
    Chu, Paul K.
High-Efficiency Electrochemical Hydrogen Evolution Based on Surface Autocatalytic Effect of Ultrathin 3C-SiC Nanocrystals
基于超薄3C-SiC纳米晶表面自催化效应的高效电化学析氢
  • DOI：
    10.1021/nl3006947
  • 发表时间：
    2012-03-01
  • 期刊：
    NANO LETTERS
  • 影响因子：
    10.8
  • 作者：
    He, Chengyu;Wu, Xinglong;Chu, Paul K.
  • 通讯作者：
    Chu, Paul K.
Tunable electroluminescence from polymer-passivated 3C-SiC quantum dot thin films
聚合物钝化 3C-SiC 量子点薄膜的可调谐电致发光
  • DOI：
    10.1063/1.4753995
  • 发表时间：
    2012-09
  • 期刊：
    Applied Physics Letters
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Xiao, B.;Wu, X. L.;Xu, W.;Chu, Paul K.
  • 通讯作者：
    Chu, Paul K.

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  • 通讯作者：
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  • 通讯作者：
    吴兴龙

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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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