Closed-Loop Experiment-Simulation Approach to Designer Materials: GaAsSbBi for Optoelectronics.

设计材料的闭环实验模拟方法:用于光电子学的 GaAsSbBi。

基本信息

项目摘要

Nontechnical description: There is a strong national need for efficient optoelectronic devices that operate in the infrared and far infrared regime. Applications for infrared sources and detectors include night vision and surveillance, wireless communication, and chemical and biological sensing. Most current infrared applications rely on expensive and hazardous materials. Bismuth containing III-V semiconductors are non-toxic and may be directly integrated into existing fabrication lines, further reducing cost. However, growing these materials is nontrivial due to the complex interactions of Bi with the other elements in these compounds. In this project, the growth and optical properties of Bi-containing compound semiconductors are examined with an eye on infrared detector applications. The mode in which this research is performed is also important, because it combines experimental and computational methods to speed the pace of discovery. This project also develops pedagogical modules that are used in a variety of situations, thus augmenting our infrastructure for education and broadening the participation of underrepresented groups in science and engineering related majors. Technical description: The novelty of this research is in coupling experiments with computations when studying an unknown and highly complex alloy system. A calculate-verify cycle is used to establish the growth parameters and to obtain films that have the desired lattice parameter and band structure. ab initio statistical mechanics combines Density Functional Theory, cluster expansions, and statistical Monte-Carlo to calculate the equilibrium properties, including band structure of the GaAsSbBi alloy. In tandem, growth modeling based on kinetic Monte Carlo is used to understand deviations from equilibrium behavior. Robust experimental methods for the growth (Molecular Beam Epitaxy) and atomic-scale characterization (Atom Probe Tomography, X-Ray Diffraction, Rutherford Backscattering, etc) are employed. Using experiments coupled with computation greatly reduces parameter space and speed the path to optimization of this new class of materials suitable for infrared devices.
非技术性描述:国家对在红外和远红外范围内工作的高效光电器件有着强烈的需求。红外光源和探测器的应用包括夜视和监视、无线通信以及化学和生物传感。目前大多数红外应用依赖于昂贵和危险的材料。含铋的III-V族半导体是无毒的,并且可以直接集成到现有的制造线中,进一步降低成本。然而,由于Bi与这些化合物中的其他元素的复杂相互作用,生长这些材料是不平凡的。在本计画中,研究含铋化合物半导体的成长与光学性质,并将其应用于红外线侦测器。进行这项研究的模式也很重要,因为它结合了实验和计算方法,以加快发现的步伐。该项目还开发了在各种情况下使用的教学模块,从而扩大了我们的教育基础设施,扩大了代表性不足的群体对科学和工程相关专业的参与。技术说明:这项研究的新奇在于在研究未知和高度复杂的合金系统时将实验与计算相结合。一个计算验证周期是用来建立的生长参数,并获得具有所需的晶格参数和能带结构的薄膜。从头算统计力学结合了密度泛函理论、簇展开和统计蒙特-卡罗来计算平衡性质,包括GaAsSbBi合金的能带结构。在串联,基于动力学蒙特卡罗的增长建模用于了解偏离平衡行为。采用了用于生长(分子束外延)和原子尺度表征(原子探针层析、X射线衍射、卢瑟福背散射等)的稳健实验方法。使用实验与计算相结合,大大减少了参数空间,加快了这类适用于红外设备的新材料的优化路径。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Joanna Millunchick其他文献

Rethinking Undergraduate Computer Science Education: Using the 4Es Heuristic to Center Students in an Introductory Computer Science Course
反思本科计算机科学教育:使用 4E 启发法让学生以计算机科学入门课程为中心
  • DOI:
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Francheska D. Starks;Shalaunda M. Reeves;Jonathan Rickert;Kyle Li;Brock Couch;Joanna Millunchick
  • 通讯作者:
    Joanna Millunchick
Modeling, design and fabrication of a freestanding nanoporous membrane
  • DOI:
    10.1016/j.mee.2011.08.002
  • 发表时间:
    2011-11-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Di Deng;Denis Nothern;David Liaw;Thomas Liu;Peter Peterson;Brian Gilchrist;Joanna Millunchick
  • 通讯作者:
    Joanna Millunchick

Joanna Millunchick的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Joanna Millunchick', 18)}}的其他基金

Research Initiation: Understanding the relationships between participation in co-curricular activities, student characteristics, and the professional formation of engineers.
研究启动:了解参与课外活动、学生特征和工程师专业形成之间的关系。
  • 批准号:
    1640417
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 41万
  • 项目类别:
    Standard Grant
I-Corps: On-chip Integration of Optoelectronic Devices
I-Corps:光电器件的片上集成
  • 批准号:
    1622890
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 41万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Materials World Network: III-V Bismide Materials for IR and Mid IR Semiconductors
合作研究:材料世界网络:用于红外和中红外半导体的 III-V 双酰胺材料
  • 批准号:
    0908745
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 41万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Morphology and Chemsitry of Lateral Composition Modulations
横向成分调节的形态学和化学
  • 批准号:
    0307938
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 41万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: The Materials Science of Metamorphic Buffer Layers for High Performance Device Applications
职业:高性能器件应用的变质缓冲层的材料科学
  • 批准号:
    0092602
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 41万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
POWRE: Optical Characterization for Research and Undergraduate Education
POWRE:用于研究和本科教育的光学表征
  • 批准号:
    0074712
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 41万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Morphology and Chemistry of Lateral Composition Modulation
横向成分调制的形态学和化学
  • 批准号:
    9973352
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    $ 41万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

circMAP3K5结合cGAS/DDX1解旋R-loop促进头颈鳞癌免疫逃逸的机制研究
  • 批准号:
    2025JJ50544
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
LARP4通过去泛素化修饰DDX3X调控 R-LOOP形成抑制肾透明细胞癌转移的作用及机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
药物靶向β-catenin相分离调控肿瘤激 活型Loop Hubs抑制结直肠癌
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
靶向 FAM170A 相分离调控 R-loop 积聚增敏前列腺癌阿帕他胺治疗疗效的作用机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于R-loop调控基因的结直肠癌患者预后预测模型的构建
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
N-乙酰转移酶10通过调控肾细胞癌中R-loop的稳定性促进其进展的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
靶向BGUS-Loop1结构域的新型抑制剂设计与缓解伊立替康诱导的药 源性肠毒性研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
DHX8 介导的R-loop 代谢调控及其在卵巢癌发生发展中的作用研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
GH10家族木聚糖酶loop3双正向调控酶热稳定性与催化效率 的分子机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
剪接因子SNRPA1通过调节R-loop稳态影响肺腺癌发展进程的机制研究
  • 批准号:
    32360143
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似海外基金

SBIR Phase II: Innovative Two-Phase Cooling with Micro Closed Loop Pulsating Heat Pipes for High Power Density Electronics
SBIR 第二阶段:用于高功率密度电子产品的创新两相冷却微闭环脉动热管
  • 批准号:
    2321862
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 41万
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
Flexible fMRI-Compatible Neural Probes with Organic Semiconductor based Multi-modal Sensors for Closed Loop Neuromodulation
灵活的 fMRI 兼容神经探针,带有基于有机半导体的多模态传感器,用于闭环神经调节
  • 批准号:
    2336525
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 41万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: A cortex-basal forebrain loop enabling task-specific cognitive behavior
职业:皮层基底前脑环路实现特定任务的认知行为
  • 批准号:
    2337351
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 41万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Closing the Loop between Learning and Communication for Assistive Robot Arms
职业:关闭辅助机器人手臂的学习和交流之间的循环
  • 批准号:
    2337884
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 41万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Mechanisms for the propagation of R-loop induced chromosomal fragments in the germline
R环诱导染色体片段在种系中的繁殖机制
  • 批准号:
    2341479
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 41万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Psychology-aware Human-in-the-Loop Cyber-Physical-System (HCPS): Methodologies, Algorithms, and Deployment
职业:具有心理学意识的人在环网络物理系统 (HCPS):方法、算法和部署
  • 批准号:
    2339266
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 41万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: DMREF: Closed-Loop Design of Polymers with Adaptive Networks for Extreme Mechanics
合作研究:DMREF:采用自适应网络进行极限力学的聚合物闭环设计
  • 批准号:
    2413579
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 41万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Dynamic dissection of how transcription and loop extrusion regulate 3D genome structure
职业:动态剖析转录和环挤出如何调节 3D 基因组结构
  • 批准号:
    2337728
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 41万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Sustainable Sludge Valorisation Technology for Closed-Loop Resource Recovery
用于闭环资源回收的可持续污泥增值技术
  • 批准号:
    EP/Y02480X/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 41万
  • 项目类别:
    Research Grant
CAREER: Heat Penetration Depth and Direction Control with Closed-Loop Device for Precision Ablation
职业:利用闭环装置控制热穿透深度和方向,实现精确烧蚀
  • 批准号:
    2338890
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 41万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了