基于石墨烯与硫化钼功能器件的理论设计及输运性质研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51272291
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 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:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Due to their novel physical and chemical properties, new 2-dimensional crystalline materials (such as graphene, "white graphene" h-BN, Bi(2)Se(3), MoS(2)) are promising to be used to develop new nanoelectronic and optoelectronic functional devices. This project aims to carry out the computational design and the study of transport properties based on graphene and MoS(2) functional devices. It includes: 1. Intrinsic electrical properties are investigated by using first-principles electronic structure and quantum transport methods, and the influences of doping, defects, ripple/wrinkle and chemical adsorption on the electrical properties and transport performance of double-layer graphene and single-layer MoS(2) are mainly discussed. 2. Novel graphene-based and MoS(2)-based nanoelectronic functional devices (such as semiconductor heterostructures, field-effect transistor, photoelectric conversion devices, etc.) are constructed by material calculation and device design, and the structure-activity relationship between material structure and device performance is established. 3. Graphene-MoS(2) based heterostructures are synthesized experimentally to construct the photoelectric devices, and the corresponding electrical properties and the transport process of carriers are investigated, their application in the field of photoelectric conversion energy devices is also explored. This study is expected to not only help to understand the intrinsic electrical properties and transport micro-mechanisn of graphene and MoS(2), but also design and fabricate several new graphene and MoS(2) based functional devices.
因新颖的物化性质,以石墨烯(Graphene)与硫化钼(MoS2)为代表的二维晶体材料可望用来发展新型纳电子和光电功能器件。本项目旨在开展基于石墨烯与硫化钼功能器件的理论设计与电学输运性质研究,包括:1.运用第一性原理电子结构和量子输运计算方法,研究石墨烯与硫化钼材料的本征电学性质,重点探讨掺杂、缺陷、起伏褶皱与化学吸附对双层石墨烯和单层硫化钼电学性质及输运性能的影响;2.基于材料计算与器件设计,理论设计一系列基于石墨烯与硫化钼的新型功能器件(包括半导体异质结、场效应晶体管、光电转化器件等),建立材料结构与器件性能之间的构效关系;3.实验制备基于石墨烯-硫化钼材料的纳米异质结构,构筑结构器件,表征电学性质,研究载流子输运过程,并探索在光电转化能源器件领域中的应用。本项目有助于理解石墨烯和硫化钼材料的本征电学性质及输运微观机制,有望理论设计和实验制备出基于石墨烯和硫化钼的新型功能器件。

结项摘要

二维材料与器件是一个科学内涵丰富、应用前景广阔的新领域。以石墨烯和硫化钼(MoS2)为代表的二维材料展示了许多新奇行为和优异的物化性质,可用来发展新型的纳电子器件和光电功能器件。本项目主要开展了新型二维材料(MoS2、碲化钼MoTe2、磷烯Phosphorene)的设计、制备与器件研究。重点研究内容包括:1.运用第一性原理电子结构和量子输运计算方法,研究MoS2、MoTe2、Phosphorene的本征电学与光学性质,发现边缘氢化和纳米带宽度改变等方式可对其电子结构及磁学性质调控,找到了量子反点石墨烯能带带隙闭合的规律;2.基于材料计算与器件设计,理论设计了一系列基于二维材料的新型功能器件(包括半导体异质结、场效应晶体管、自旋电子学器件等),重点研究电极材料选择、接触方式、杂质、缺陷对器件性能的影响,理论上建立了材料结构与器件性能间的构效关系,基于NbS2-MoS2-NbS2异质结设计的背栅极FETs是双极性输运器件,器件电流开关比为4.7×105,亚阈值斜率为90mV/dec;3.利用化学汽相沉积(CVD)制备方法,制备得到大面积、均匀、高结晶的少数层2H相和1T'相的MoTe2二维材料,发现通过控制钼源可以可控制备不同晶相的碲化钼,在其它生长条件均相同的情况下,三氧化钼为钼源可以得到半导体相的碲化钼(2H相),以金属钼为钼源则制备得到金属相的碲化钼(1T'’相)。本项目揭示了若干新型二维材料的本征光电性质及输运微观机制,理论设计和实验制备出基于此类二材料及其异质结构的新型功能器件,对二维材料的能带工程与器件研究具有重要科学意义。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effects of edge hydrogenation on structural stability, electronic, and magnetic properties of WS2 nanoribbons
边缘氢化对WS2纳米带结构稳定性、电子和磁性的影响
  • DOI:
    10.1063/1.4829664
  • 发表时间:
    2013-12-07
  • 期刊:
    JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Ouyang, Fangping;Ni, Xiang;Xiong, Xiang
  • 通讯作者:
    Xiong, Xiang
Observation of large nonlinear responses in a graphene-Bi2Te3 heterostructure at a telecommunication wavelength
电信波长下石墨烯-Bi2Te3 异质结构中大非线性响应的观察
  • DOI:
    10.1063/1.4953072
  • 发表时间:
    2016-05-30
  • 期刊:
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Wang, Yingwei;Mu, Haoran;He, Jun
  • 通讯作者:
    He, Jun
扶手椅型缺陷硫化钼纳米带电子性质的第一性原理计算
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    物理化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭盛霖;刘琦;贾治安;邹慧
  • 通讯作者:
    邹慧
碳纳米管对接成异质结器件的计算模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    焦学敬;欧阳方平;彭盛霖;李建平;段吉安;胡友旺
  • 通讯作者:
    胡友旺
石墨烯基生物分子传感器件的第一性原理研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Acta Physico - Chimica Sinica
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭盛霖;欧阳俊;陈羽;欧阳方平
  • 通讯作者:
    欧阳方平

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其他文献

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欧阳方平的其他基金

新型二维铁性材料设计及其自旋-自旋、自旋-轨道调控研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:

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

        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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