Colloidal III-V Nanomaterials: New Opportunities in Chemistry and Device Applications

胶体 III-V 纳米材料:化学和器件应用的新机遇

基本信息

  • 批准号:
    1310398
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-09-01 至 2016-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

TECHNICAL SUMMARY:III-V semiconductors, such as GaAs, InP, InAs and InSb, are used in laser diodes, photodetectors, fast electronic circuits and the most efficient solar cells. However, very limited attention has been paid to development of solution-processed forms of III-V semiconductors for low-cost manufacturing of this important class of materials and making it accessible to broad markets of energy-related technologies. The research supported by the NSF Solid State and Materials Chemistry program focuses on new synthetic and surface chemistry for III-V nanomaterials. It will explore novel approaches to colloidal synthesis of III-V semiconductor nanocrystals. Special attention will be paid to development of new inorganic surface ligands for III-V nanostructures based on molecular metal chalcogenide complexes and pnictide Zintl ions. The combination of strong quantum confinement and new inorganic surface chemistry can lead to new physics due to the multi-valley band structure of III-V semiconductors and due to emergence of the collective electronic states (minibands) in strongly coupled nanocrystal assemblies; it may also lead to new applications for this important class of semiconductors. NON-TECHNICAL SUMMARY:The fastest commercial transistors and the most efficient solar cells use III-V semiconductors such as GaAs. At the same time technological difficulties associated with preparation and handling III-V semiconductors do not allow them to compete with silicon and other less expensive materials for large consumer markets. This project supported by the NSF Solid State and Materials Chemistry program focuses on development of new soluble forms of III-V semiconductors for low-cost manufacturing of new materials for applications in green energy technologies. The proposed research will create a new class of inexpensive semiconductors suitable for applications in electronics, light-emitting devices and solar cells. Research program will also involve participation of underrepresented minority groups and public outreach to the south side Chicago community. These activities will help recruit minorities and disadvantaged students and promote their pursuit of careers in science and engineering.
III-V族半导体,如GaAs、InP、InAs和InSb,用于激光二极管、光电探测器、快速电子电路和最高效的太阳能电池。然而,人们对开发溶液加工形式的III-V族半导体以低成本制造这类重要材料并使其进入能源相关技术的广阔市场的关注非常有限。由NSF固态和材料化学计划支持的研究重点是III-V族纳米材料的新合成和表面化学。它将探索胶体合成III-V族半导体纳米晶体的新方法。特别注意将支付给III-V族纳米结构的基础上分子金属硫属化物配合物和磷属元素化物Zintl离子的新的无机表面配体的发展。由于III-V族半导体的多谷能带结构和强耦合的半导体组装中集体电子态(迷你带)的出现,强量子限制和新的无机表面化学的结合可以导致新的物理学;它也可能导致这类重要半导体的新应用。最快的商业晶体管和最高效的太阳能电池使用III-V族半导体,如GaAs。与此同时,与制备和处理III-V族半导体相关的技术困难使它们无法与硅和其他较便宜的材料竞争大型消费市场。该项目由NSF固态和材料化学计划支持,重点是开发新的可溶形式的III-V族半导体,用于低成本制造绿色能源技术应用的新材料。这项拟议中的研究将创造出一类新的廉价半导体,适用于电子、发光器件和太阳能电池。研究计划还将涉及代表性不足的少数群体的参与和公众宣传到南部芝加哥社区。这些活动将有助于招募少数族裔和弱势学生,并促进他们对科学和工程职业的追求。

项目成果

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