ZnO稀磁半导体纳米线阵列的可控合成与磁、光、电属性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61664008
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    38.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0405.半导体器件物理
  • 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

The diluted magnetic semiconductor (DMS) has the properties of both the magnetism and semiconductor.Therefore it has many unique potential applications in the spintronic devices which integrate the light, electricity and magnetism. The project employs hydrothermal method to synthesize the ZnO based DMS nanowire arrays and study the effects of such technical factors as different mineralizers, reaction temperatures, precursor elements and pressure (compactedness) on surface morphology, defects, growth speed and evenness of the magnetic nanowire arrays so as to achieve an effective and even introduction of atoms into the ZnO based DMS nanowire arrays as well as a precise control of nanowire array size and doping amount, investigate the doping improvement of ZnO based DMS nanowire arrays, and obtain the best technological fabrication conditions. Using the first-principles calculation, the project studies such properties of ZnO based DMS nanowire arrays as geometric property, electronic property, magneto-optical property and magnetoelectric property, discloses the magnetic resource and magnetic coupling mechanism of ZnO based DMS nanowire arrays from the atomic level, explores the influencing factors of saturation magnetic moment, exchange coupling coefficient, and Curie temperature, obtains the general technique to adjust and control the magnetism and Curie temperature of ZnO based DMS nanowire arrays, and provides experimental and theoretical basis for producing the ZnO based DMS nanowire arrays with high quality and high Curie temperature.
稀磁半导体材料兼有磁性和半导体特性,在光、电、磁功能集成等自旋电子器件方面具有广阔的应用前景。项目采用水热法合成ZnO稀磁半导体纳米线阵列,通过对比研究矿化剂种类、反应温度、前驱物成分、压力(填充度)等工艺因素对磁性纳米线阵列形态、缺陷、生长速度和均匀性的影响,实现ZnO稀磁半导体纳米线阵列掺杂原子有效的、均匀的引入以及纳米线阵列尺寸和掺杂量的精确控制,达到ZnO稀磁半导体纳米线阵列的掺杂改性研究,获得最佳制备工艺条件。结合第一性原理计算,研究ZnO稀磁半导体纳米线阵列的几何结构、电子结构以及磁光、磁电等属性,从原子层次上揭示ZnO稀磁半导体纳米线阵列的磁性来源和磁性耦合机理,探索饱和磁矩、交换耦合系数和居里温度的影响因素,获得ZnO稀磁半导体纳米线阵列铁磁性和居里温度调控的普适方法,为实验制备高质量、高居里温度的ZnO稀磁半导体纳米线阵列提供实验和理论依据。

结项摘要

稀磁半导体材料兼有磁性和半导体特性,在光、电、磁功能集成等自旋电子器件方面具有广阔的应用前景。项目采用低温水热法合成了ZnO纳米粉体、纳米棒、纳米线和纳米微球材料,采用水热法和磁控溅射法相结合成功制备出Co、Ni掺杂的ZnO纳米线阵列材料,系统研究了纳米线阵列的几何结构、电子结构和磁学属性;通过对比研究矿化剂种类、反应温度、前驱物成分、压力(填充度)等工艺因素对磁性纳米线阵列形态、缺陷、生长速度和均匀性的影响,实现ZnO半导体纳米材料掺杂原子有效的、均匀的引入和掺杂量的精确控制,达到ZnO半导体纳米材料的掺杂改性研究,获得部分最佳制备工艺条件。结合第一性原理计算,研究ZnO半导体纳米材料的几何结构、电子结构以及磁光、磁电等属性,从原子层次上揭示ZnO半导体纳米材料的磁性来源和磁性耦合机理,为实验制备高质量、高居里温度的ZnO半导体纳米材料提供实验和理论依据。为了探索ZnO半导体纳米材料在器件方面的应用,我们采用非平衡格林函数法研究了ZnO纳米材料和3d过渡金属掺杂ZnO纳米材料自旋器件的电子输运理机理,为ZnO半导体纳米材料的新型自旋半导体器件研究提供理论依据。另外,项目还系统研究了Bi基纳米光催化材料(BiOBr和Bi4O5Br2)在环境污染物降解方面的应用,这些高效可见光响应的光催化剂有望在实际的染料污水处理中得到应用。

项目成果

期刊论文数量(31)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Magnetic and optical properties of Co-doped ZnO nanorod arrays
共掺杂ZnO纳米棒阵列的磁学和光学性质
  • DOI:
    10.1140/epjp/s13360-019-00086-z
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    European Physical Journal Plus
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Wang Wei;Zhang Fuchun;Wang Xiaoyang;Zhang Shuili;Yan Junfeng;Zhang Weibin;Zhang Weihu
  • 通讯作者:
    Zhang Weihu
Length-Dependent Electronic Transport Properties of the ZnO Nanorod
ZnO 纳米棒的长度依赖性电子输运特性
  • DOI:
    10.3390/mi10010026
  • 发表时间:
    2018-12
  • 期刊:
    Micromachines
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Huang Baorui;Zhang Fuchun;Yang Yanning;Zhang Zhiyong
  • 通讯作者:
    Zhang Zhiyong
The electronic and optical properties of Ni-doped Bi4O5I2: First-principles calculations
Ni掺杂Bi4O5I2的电子和光学性质:第一性原理计算
  • DOI:
    10.1016/j.rinp.2020.103596
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Results in Physics
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    薛苏琴;王建荣;吴乔;张磊;戴蓉;田博年;张伟斌;张富春
  • 通讯作者:
    张富春
掺杂纳米ZnO的制备及气敏特性研究
  • DOI:
    10.14024/j.cnki.1004-244x.20180629.001
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    兵器材料科学与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王箫扬;张富春;张雄;刘斌;董宇欣
  • 通讯作者:
    董宇欣
Hydrogen Treatment Technology of Ti-based Nano-Diamond Field Emission Cathode
钛基纳米金刚石场致发射阴极氢处理技术
  • DOI:
    10.1016/s1875-5372(18)30030-4
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    Rare Metal Materials and Engineering
  • 影响因子:
    0.7
  • 作者:
    Yang Yanning;Li Xiaomin;Wu Xiaoshuai;Yang Haohao;Liu Qiaoping
  • 通讯作者:
    Liu Qiaoping

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  • 期刊:
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  • 作者:
    郝东风;兰海燕;陈邦党;张富春
  • 通讯作者:
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其他文献

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金属负载3d过渡金属掺杂Bi4O5Br2纳米结构协同光催化机理研究
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    62264015
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    2022
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    地区科学基金项目

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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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