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时间:2018-11-18

    近日,新万博亚洲manbetx纳米光电资料研讨所、格莱特纳米科技研讨所、资料科学与工程学院的曾海波教学团队在二维资料的实际设计与光电个性实验研讨中失掉首要希望,相干研讨成果以Semiconducting Group 15 Monolayers: A Broad Range of Band Gaps and High Carrier Mobilities》、《为题,于20161月别离揭晓于化学与资料科学国际权势巨子期刊《使用化学》、《进步前辈功效资料》上。这两项事情由新万博亚洲manbetx、美国University of Puerto Rico、南京师范大学、中科院上海技巧物理所、湖北大学、济南大学等单元配合完成,新万博亚洲manbetx资料科学与工程学院讲师张成功博士、2015级博士研讨生朱正峰发展了次要事情。两篇论文通讯作者均为曾海波教学。

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二维层状半导体资料存在超轻超薄超柔的沟道、较高的迁移率等个性,是后摩尔时期微电子及光电子器件使用所需求的一类首要资料。但目前发觉的次要二维资料,包孕石墨烯、过渡金属硫化物、黑磷等,都很难同时餍足恰当带宽、高迁移率、高稳定性等要害要求。针对这一问题,曾海波团队在新型二维资料实际设计与光电个性方面发展了零碎研讨。2015年,盘绕块体为典范半金属的砷、锑、铋等第五主族资料,该团队设计了二维砷烯与锑烯的原子布局,并预测了其半导体性电子布局(Angew. Chem. In. Ed. 2015, 54, 3112)

2015115号,《自然》对砷烯与锑烯的光电子使用近景举行了亮点报导后,该方向已经在国际上涌现了70余篇研讨论文。然而除了带隙能量之外,它们的价带顶能量、导带底能量、迁移率等对未来的器件设计非常要害。比来,该团队零碎地探究了第五主族单原子二维资料的以上要害个性,包孕磷烯、砷烯、锑烯、铋烯等。了局表白它们的带隙能量涵盖0.362.62 eV,对应于从红外到可见的宽光谱呼应。价带顶散布于-4.66-3.05 eV之间,导带底散布于-3.08-1.22 eV之间。令人兴奋的是,了局表白它们会存在较高的迁移率,尤其是α相砷烯,高达105 cm2V-1s-1,与石墨烯相当,高于目前电子器件经典资料硅,也高于经典光电子资料三五族半导体。这些了局为第五主族单原子二维资料的电子与光电子器件设计供应了要害参数。

另一方面,鉴于生物与通讯使用需求,位于红外波段的局域名义等离子体(LSPR)一直是研讨的抢手,然而往往需求对贵金属举行庞杂的调控能力失掉。比来,该团队发觉二维半金属资料,比方硫化钛纳米片,存在与红外窗口自然婚配的局域等离子体共振吸收,位于10001400 纳米之间。实际模仿表白,这类本征个性正是来源于二维半金属的电子布局、合适的载流子浓度、较高的迁移率。介入配合的湖北大学顾豪爽团队,发觉这类与生物窗口婚配的LSPR可以 呐喊诱导50℃升温,无望使用于癌症的光热治疗。介入配合的中科院上海技巧物理研讨所胡伟达团队,发觉这类LSPR可以 呐喊明显加强通讯窗口的光探测器机能。这些了局为LSPR的二维效应理解及其在生物与通讯方面的使用供应了首要的根蒂根基。

这两项事情表白二维限度效应能让半金属资料涌现奇特的改变,有可能使它们酿成半导体,并且产生的导带底、价带顶、迁移率、带隙能量等要害参数合适电子与光电子器件使用,也有可能让它们涌现与生物及通讯窗口自然婚配的局域名义等离子体光学个性。

该项研讨得到了国度严重科学研讨企图、国度自然科学基金优秀青年基金、国度自然科学基金青年基金、万人企图青年拔尖人才等名目的赞助。

相干文章链接以下:

1)Shengli Zhang, Meiqiu Xie, Fengyu Li, Zhong Yan, Yafei Li, Erjun Kan, Wei Liu, Zhongfang Chen, Haibo Zeng,* Semiconducting Group 15 Monolayers: A Broad Range of Band Gaps and High Carrier Mobilities, Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 1666-1669.

2)Shengli Zhang, Zhong Yan, Yafei Li, Zhongfang Chen,* Haibo Zeng,* Atomically Thin Arsenene and Antimonene: SemimetalSemiconductor and IndirectDirect BandGap Transitions, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 3112-3115.

3)Zhengfeng Zhu, Yousheng Zou, Weida Hu, Yuebin Li, Yu Gu, Bingqiang Cao, Nan Guo, Lin Wang, Jizhong Song, Shengli Zhang, Haoshuang Gu, Haibo Zeng,*, Adv. Funct. Mater. DOI: 10.1002/adfm.201504884.

  

  

  

  

  

      

 

 

 

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