基于黑磷烯van der Waals异质结的GHz带宽光通讯波段探测器研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61704082
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The development of high-performance, high-integrity photodetectors that break the Moors’ limitations for commonly used Si and Ge is the critical strategy to realize high-speed, high-capacity optical communication. In this project, the improvement of optical absorption and carrier separation efficiency will be the key content to explore the detection efficiency and band width of black phosphorene van der Waals heterostructure based photodetectors. The first concern of this project will be focused on the development of the fabrication procedure of black phosphorene van der Waals heterostructure based near infrared photodetectors and the stability of the devices. Then the dependence of the device architectures and fabrication process on the performances of photodetectors such as stability, detectivity and band width. Last but not least, the mechanism of the light-matter interactions in the van der Waals heterostructures and the photo-induced carrier separation will be systematically explored, combined with surface plasma enhanced nanostructures that tunes the optical intensity and distribution in the heterostructure device, to achieve high-performance photodetectors. The proposed work in this project will provide fundamental operation principles of black phosphorene based optoelectronic devices and pave the way to the development of high-performance photodetectors for optical communication systems.
在光通讯系统中,发展高性能高集成度的光探测器件是实现高速度大数据容量光通讯的重要途径。现阶段的主要问题是探索新型材料及器件结构来满足光通讯系统光探测器的要求。针对此问题,本项目拟从提高光吸收性能载流子分离效率出发,研究黑磷烯van der Waals异质结在通讯波段的光探测性能。主要研究内容包括:发展黑磷烯van der Waals异质结光探测器件的制备工艺和稳定性控制;探索黑磷烯van der Waals异质结器件结构与制备工艺等对黑磷烯van der Waals异质结光探测器的稳定性、响应度和带宽等性能的影响;研究黑磷烯van der Waals异质结中电子-光子相互作用机理和光生载流子分离机制,通过表面等离子体共振增强结构实现二维黑磷表面的光场强度和分布的有效调控,实现光探测器性能的提升。本项目研究有望获得高性能的通讯波段光探测器,为二维黑磷材料的光电子应用奠定理论与技术基础。

结项摘要

在光通讯系统中,发展高性能高集成度的光探测器件是实现高速度大数据容量光通讯的重要途径。现阶段的主要问题是光电探测器件的探测带宽和集成度不能满足通讯波段探测器件的要求。针对此问题,本研究中从提高光吸收性能和载流子分离效率出发,系统研究了新型二维材料及其van der Waals异质结在通讯波段的光探测性能。主要研究内容包括:黑磷烯van der Waals异质结器件结构与制备工艺对黑磷烯光探测器的稳定性、响应度和响应带宽等性能的影响,同时对黑磷烯中光子-电子相互作用机理和光生载流子分离机制进行了系统研究,实现了光探测性能的提升;另外一方面开发出一系列新型窄带隙二维材料和新型红外光探测器件结构,对其光电探测性能进行了系统研究,同时对本领域的研究进展进行了综述。本项目将会对先进光电探测器的性能提升和光通讯光电子器件的设计提供了重要参考。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Surface group-modified MXene nano-flake doping of monolayer tungsten disulfide
单层二硫化钨的表面基团修饰 MXene 纳米片掺杂
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Nanoscale Advances
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Ye Tao;See Wee Koh;Xuechao Yu;Chongwu Wang;Houkun Liang;Ying Zhang;Hong Li;Qi Jie Wang
  • 通讯作者:
    Qi Jie Wang
Bright monolayer tungsten disulfide via exciton and trion chemical modulations
通过激子和三重子化学调制获得明亮的单层二硫化钨
  • DOI:
    10.1039/c7nr09442f
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Nanoscale
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Ye Tao;Xuechao Yu;Jiewei Li;Houkun Liang;Ying Zhang;Wei Huang;Qi Jie Wang
  • 通讯作者:
    Qi Jie Wang
Recent Progress in Short- to Long-Wave Infrared Photodetection Using 2D Materials and Heterostructures
使用二维材料和异质结构进行短波到长波红外光电探测的最新进展
  • DOI:
    10.1002/adom.202001708
  • 发表时间:
    2020-12-04
  • 期刊:
    ADVANCED OPTICAL MATERIALS
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Guan, Xinwei;Yu, Xuechao;Wu, Tom
  • 通讯作者:
    Wu, Tom
Atomically thin noble metal dichalcogenide: a broadband mid-infrared semiconductor.
原子薄贵金属二硫属化物:宽带中红外半导体
  • DOI:
    10.1038/s41467-018-03935-0
  • 发表时间:
    2018-04-18
  • 期刊:
    Nature communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Yu X;Yu P;Wu D;Singh B;Zeng Q;Lin H;Zhou W;Lin J;Suenaga K;Liu Z;Wang QJ
  • 通讯作者:
    Wang QJ
Unlocking Few‐Layered Ternary Chalcogenides for High‐Performance Potassium‐Ion Storage
解锁少量层状三元硫属化物以实现高性能钾离子存储
  • DOI:
    10.1002/aenm.201901560
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Advanced Energy Materials
  • 影响因子:
    27.8
  • 作者:
    Huajun Tian;Xuechao Yu;Hezhu Shao;Liubing Dong;Yi Chen;Xiaqin Fang;Chengyin Wang;Weiqiang Han;Guoxiu Wang
  • 通讯作者:
    Guoxiu Wang

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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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