Ⅱ型半导体纳米异质结的超快光物理研究

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基本信息

  • 批准号:
    11574140
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    73.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2204.超快超强光物理
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Semiconductor heterojunctions with type-II band alignment are essential units for demonstrating optoelectronic devices. Due to the effect of quantum confinement, the physical properties in nano-architectured heterojunctions are significantly modified with the formation of charge-transfer excitons in an ultrafast scale post-excitation, which is vital for the implications in semiconductor devices. In this project, we aim to uncover the physical mechanisms underlying the charge-transfer excitons and explore the pivotal effect of quantum coherence involving in the process of charge separation. We plan to carry out experiments on two model systems,i.e., type-II semiconductor nanocrystals and Type-II heterojunctions of 2D semiconductors, with the techniques of transient absorption and two-dimensional quantum coherence spectroscopy. The experimental data will be acquired to construct the ultrafast dynamics of charge separation, to investigate the exciton coherence and their entanglement during charge separation, and to characterize the effect of excitonic interaction on the dynamics of charge separation. Our research will provide an explanation of extremely ultrafast charge separation from the view of quantum coherence, which is of great value for demonstrating new schemes to pursue highly efficient optoelectronic conversion.
Ⅱ型半导体异质结结构是光电转换器件的基本单元,当异质结尺寸进入纳米尺度时,量子限制效应重新塑造异质结的物理特性,在极快时间尺度形成传统异质结中本不存在的电荷转移激子,这一过程对于Ⅱ型半导体纳米异质结的应用具有重要意义。本项目尝试揭示这一重要过程的物理机制,探索量子相干特性在电荷转移激子形成过程中的关键作用。为此,我们将以Ⅱ型半导体量子点和二维异质结结构为样品模型,结合<20飞秒的瞬态吸收光谱和二维量子相干光谱学实验技术,建立Ⅱ型纳米半导体异质结的激子分离的极超快动力学过程,确立各激子态之间的量子相干耦合以及相干性与电荷分离之间的关系,揭示激子相互作用对激子分离动力学和激子间相干耦合的影响。这一研究将利于揭示Ⅱ型能级排列的半导体纳米界面的电荷转移过程中的量子相干效应,探索实现高效光电转换的半导体光电器件的新机制。

结项摘要

本项目针对二型半导体半导体异质结的超快光物理过程,开发高时间分辨的瞬态光谱学方法,探究纳米材料以及异质结电荷转移过程中可能存在的非经典效应。项目组成果结合非共线参量放大和主动锁相技术,开发时间分辨<10 fs的瞬态吸收和二维量子相干光谱学技术,相位稳定性好于波长/300,主要技术指标达到国际领先水平,获得专利授权;系统的开展了钙钛矿量子点的超快动力学研究,观测到暗激子态存在的光谱学证据,确认了双激子态光学增益机制,实现了低阈值双光子激发激光器,论文发表于JACS,入选高被引论文;深入研究了金属半导体界面热载流子转移的动力学过程,借助钙钛矿材料的高激发态密度,实现了高效的相干热载流子转换;系统研究了单线态裂分机制,有机半导体体异质结的电荷分离机制,提出极化子主导的电荷分离新机制。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Coherent exciton-phonon coupling in perovskite semiconductor nanocrystals studied by two-dimensional electronic spectroscopy
二维电子光谱研究钙钛矿半导体纳米晶中的相干激子-声子耦合
  • DOI:
    10.1063/1.5130636
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Wei Zhao;Zhengyuan Qin;Chunfeng Zhang;Guodong Wang;Xingcan Dai;Min Xiao
  • 通讯作者:
    Min Xiao
Efficient thermal conductance in organometallic perovskite CH3NH3PbI3 films
有机金属钙钛矿 CH3NH3PbI3 薄膜的高效导热
  • DOI:
    10.1063/1.4942779
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    Appl. Phys. Lett.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen, Q.;Zhang, C.;Xiao, M.
  • 通讯作者:
    Xiao, M.
Optical Gain from Biexcitons in CsPbBr3 Nanocrystals Revealed by Two-dimensional Electronic Spectroscopy
二维电子光谱揭示 CsPbBr3 纳米晶体中双激子的光学增益
  • DOI:
    10.1021/acs.jpclett.9b00524
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry Letters
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Zhao Wei;Qin Zhengyuan;Zhang Chunfeng;Wang Guodong;Huang Xinyu;Li Bin;Dai Xingcan;Xiao Min
  • 通讯作者:
    Xiao Min
Ultrafast Carrier Dynamics and Efficient Triplet Generation in Black Phosphorus Quantum Dots
黑磷量子点中的超快载流子动力学和高效三线态生成
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.7b04754
  • 发表时间:
    2017-06-15
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Chen, Lan;Zhang, Chunfeng;Xiao, Min
  • 通讯作者:
    Xiao, Min
Magnetic dipolar interaction between correlated triplets created by singlet fission in tetracene crystals.
并四苯晶体中单线态裂变产生的相关三线态之间的磁偶极相互作用
  • DOI:
    10.1038/ncomms9602
  • 发表时间:
    2015-10-12
  • 期刊:
    Nature communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Wang R;Zhang C;Zhang B;Liu Y;Wang X;Xiao M
  • 通讯作者:
    Xiao M

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其他文献

Surface Halogen Compensation for Robust Performance Enhancements of CsPbX3 Perovskite Quantum Dots
表面卤素补偿可增强 CsPbX3 钙钛矿量子点的稳健性能
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    Advanced Optical Materials
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    杨丹丹;李晓明;吴晔;魏昌庭;秦政源;张春峰;孙智国;李月磊;王跃;曾海波
  • 通讯作者:
    曾海波
能量图和典型相关分析相结合的特征融合步态识别
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李林杰;顾广华;王成儒;张春峰
  • 通讯作者:
    张春峰
金湖凹陷石港断层带构造演化及其石油地质意义
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    石油学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    能源;漆家福;张春峰;杨立干;张克鑫
  • 通讯作者:
    张克鑫
基于蓄能器式辅助动力源的起竖系统研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张军辉;刘代峰;徐兵;张春峰
  • 通讯作者:
    张春峰

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超快光谱学
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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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