CAREER: Dynamically Tuning 2D Semiconducting Crystals and Heterostructures for Atomically-Thin Signal Processing Devices and Systems

职业:动态调整原子薄信号处理设备和系统的二维半导体晶体和异质结构

基本信息

  • 批准号:
    2015708
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20.35万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-08-01 至 2021-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Non-Technical Description: Atomically-thin semiconducting crystals can be derived from layered materials bonded by weak van der Waals interactions. They offer a wide spectrum of attractive properties and enable new two-dimensional nanostructures and building blocks for functional devices, promising a new route to future electronics and optoelectronics beyond the scaling of mainstream devices that are top-down nanofabricated from conventional materials. Yet, many intriguing effects in two-dimensional crystals, and their translations into device platforms for realizing important signal processing functions, remain unexplored. Further innovations require systematic studies of coupling and tuning mechanical, electronic, and optoelectronic properties in two-dimensional semiconductors. The objective of this project is to investigate these fundamental phenomena across different signal domains (mechanical, electrical and optical) in two-dimensional crystals and heterostructures, and to harness such effects to innovate signal processing functions (such as filtering, mixing, timing, function generation and amplification), with new features and benefits. This research advances the current frontiers of two-dimensional materials and devices. The results will elucidate the essential device physics and potential of transforming the attractive two-dimensional crystals into applicable devices. This project will advance scientific knowledge in areas including two-dimensional nanoelectromechanical systems, electronics, optoelectronics, multiphysics analysis and modeling, and two-dimensional device fabrication. This project will generate extraordinary educational materials and inspirations for students at all ages, from K-12 to graduate students. The outreach programs will broaden participations from underrepresented and disadvantaged groups. The PI has initiated collaborations with Cleveland Institute of Music and Children's Museum, developing innovative programs at the crossroad of science and arts, featuring the fascinating nature of nanostructures enabled by two-dimensional crystals and heterostructures. Technical Description: The objective of this project is to directly probe and understand the fundamental electromechanical and optoelectromechanical behavior in two-dimensional semiconducting crystals and heterostructures with designed mechanical degrees of freedom. Furthermore, such understandings of the coupling effects will be harnessed to derive and validate signal processing functions, and directly tested in rationally designed nanostructures. An experimental approach will be emphasized, and will be reinforced by analytical modeling and computer simulations. The research activities include designs and experiments on suspended-channel field-effect transistors, radio-frequency resonant-channel devices with dynamically tunable electromechanical interactions, investigations of tuning, nonlinear, parametric behavior and optoelectronic functions, all in two-dimensional crystals and heterostructures. This project directly aims at investigating new device fundamentals and developing novel technological precursors. The experimental measurements, device prototypes, theoretical analysis and simulations will provide an in-depth, integrated understanding of how to dynamically tune some of the key properties of two-dimensional crystals, and how to efficiently exploit the electromechanical and optoelectromechanical effects to innovate new two-dimensional devices for ultralow-power, ultrasensitive signal transduction. The research activities and the approaches will establish two-dimensional nanoelectromechanical systems as a new branch in parallel to two-dimensional electronics and optoelectronics, paving the way toward future research in a new paradigm of information technology with two-dimensional devices and systems.
非技术性描述:原子级薄的半导体晶体可以从通过弱货车德瓦尔斯相互作用结合的层状材料中获得。 它们提供了广泛的有吸引力的特性,并使新的二维纳米结构和功能器件的构建模块成为可能,有望成为未来电子和光电子学的新途径,超越传统材料自上而下纳米制造的主流器件的规模。 然而,二维晶体中的许多有趣的效应,以及它们在实现重要信号处理功能的设备平台上的翻译,仍然没有被探索。 进一步的创新需要系统地研究二维半导体中的耦合和调谐机械,电子和光电特性。 该项目的目标是研究二维晶体和异质结构中不同信号域(机械,电学和光学)的这些基本现象,并利用这些效应创新信号处理功能(如滤波,混合,定时,函数生成和放大),具有新的功能和优势。 这项研究推进了当前二维材料和器件的前沿。 结果将阐明基本的设备物理和潜在的有吸引力的二维晶体转化为适用的设备。 该项目将推进包括二维纳米机电系统、电子学、光电子学、多物理场分析和建模以及二维器件制造在内的领域的科学知识。 该项目将为从K-12到研究生的所有年龄段的学生提供非凡的教育材料和灵感。 外联方案将扩大代表性不足和弱势群体的参与。 PI已经开始与克利夫兰音乐学院和儿童博物馆合作,在科学和艺术的十字路口开发创新项目,以二维晶体和异质结构实现的纳米结构的迷人性质为特色。 技术说明:该项目的目标是直接探测和理解二维半导体晶体和异质结构中的基本机电和光机电行为,并设计机械自由度。 此外,这种耦合效应的理解将被利用来推导和验证信号处理功能,并直接在合理设计的纳米结构中进行测试。 实验方法将被强调,并将通过分析建模和计算机模拟得到加强。 研究活动包括设计和实验悬挂通道场效应晶体管,射频谐振通道器件与动态可调机电相互作用,调谐,非线性,参数行为和光电功能的调查,所有在二维晶体和异质结构。 该项目的直接目的是研究新器件的基本原理和开发新的技术前体。 实验测量,设备原型,理论分析和模拟将提供如何动态调整二维晶体的一些关键特性的深入,综合的理解,以及如何有效地利用机电和光机电效应来创新新的二维设备,用于超低功率,超灵敏的信号转导。 研究活动和方法将建立二维纳米机电系统作为一个新的分支平行于二维电子学和光电子学,铺平了道路,未来的研究在一个新的范式的信息技术与二维设备和系统。

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 }}

Philip Feng其他文献

Philip Feng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('Philip Feng', 18)}}的其他基金

EAGER: Collaborative Research: Graphene Nanoelectromechanical Oscillators for Extreme Temperature and Harsh Environment Sensing
EAGER:合作研究:用于极端温度和恶劣环境传感的石墨烯纳米机电振荡器
  • 批准号:
    2221881
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Innovating Quantum-Inspired Learning for Undergraduates in Research and Engineering
协作研究:为研究和工程本科生创新量子启发学习
  • 批准号:
    2142552
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: FET: Small: Massive Scale Computing and Optimization through On-chip ParameTric Ising MAchines (OPTIMA)
合作研究:FET:小型:通过片上 ParameTric Ising 机器进行大规模计算和优化 (OPTIMA)
  • 批准号:
    2103091
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Harnessing Crystalline Phase Transition in 2D Materials for Ultra-Low-Power and Flexible Electronics
合作研究:利用二维材料中的晶体相变实现超低功耗和柔性电子产品
  • 批准号:
    2015670
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Harnessing Crystalline Phase Transition in 2D Materials for Ultra-Low-Power and Flexible Electronics
合作研究:利用二维材料中的晶体相变实现超低功耗和柔性电子产品
  • 批准号:
    1810154
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Dynamically Tuning 2D Semiconducting Crystals and Heterostructures for Atomically-Thin Signal Processing Devices and Systems
职业:动态调整原子薄信号处理设备和系统的二维半导体晶体和异质结构
  • 批准号:
    1454570
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Self-Sustaining Tunable Multi-Frequency Oscillators Using Atomically-Thin Semiconducting Multimode Resonators
使用原子薄半导体多模谐振器的自持可调谐多频振荡器
  • 批准号:
    1509721
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Silicon Carbide Devices for Optomechanics and Photonics
合作研究:用于光机械和光子学的碳化硅器件
  • 批准号:
    1408494
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

基于qBIC-惠更斯共振的动量域光场动态可调谐超表面机理与器件研究
  • 批准号:
    62305372
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于光学超表面的焦距动态可调谐超分辨聚焦器件研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
全光调控超表面的动态高分辨全息成像研究
  • 批准号:
    62005305
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于液体材料的可重构天线及其馈电结构的研究
  • 批准号:
    61901143
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.5 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
面向大跨度桥梁减震的多重主动调谐质量阻尼器系统动态优化方法
  • 批准号:
    61603211
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
TDLAS中基于谐波信号的气体绝对吸收强度在线测量算法研究
  • 批准号:
    11502004
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于铌酸锂的动态光任意波形产生技术的研究
  • 批准号:
    61377075
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    81.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于体相位光栅动态调制机制的可调谐太赫兹波室温探测关键技术研究
  • 批准号:
    61377036
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    82.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
单片集成DBR可调谐半导体激光器的精准、快速波长锁定机理研究
  • 批准号:
    61106046
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
可调谐半导体激光器快速波长切换机理与新结构研究
  • 批准号:
    60677024
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

How Large Earthquakes Change Our Dynamically Deforming Planet
大地震如何改变我们动态变形的星球
  • 批准号:
    DP240102450
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Discovery Projects
CRII: OAC: Dynamically Adaptive Unstructured Mesh Technologies for High-Order Multiscale Fluid Dynamics Simulations
CRII:OAC:用于高阶多尺度流体动力学仿真的动态自适应非结构​​化网格技术
  • 批准号:
    2348394
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Dynamically Adaptive Prosthetic Limbs Enabled by Autonomous Soft Robotic Interfaces
由自主软机器人接口实现的动态自适应假肢
  • 批准号:
    10095028
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
Taming the complexity of the law: modelling and visualisation of dynamically interacting legal systems [RENEWAL].
驾驭法律的复杂性:动态交互的法律系统的建模和可视化[RENEWAL]。
  • 批准号:
    MR/X023028/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Fellowship
Collaborative Research: SWIFT-SAT: DASS: Dynamically Adjustable Spectrum Sharing between Ground Communication Networks and Earth Exploration Satellite Systems Above 100 GHz
合作研究:SWIFT-SAT:DASS:地面通信网络与 100 GHz 以上地球探测卫星系统之间的动态可调频谱共享
  • 批准号:
    2332722
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SWIFT-SAT: DASS: Dynamically Adjustable Spectrum Sharing between Ground Communication Networks and Earth Exploration Satellite Systems Above 100 GHz
合作研究:SWIFT-SAT:DASS:地面通信网络与 100 GHz 以上地球探测卫星系统之间的动态可调频谱共享
  • 批准号:
    2332721
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: FET: Medium: Efficient Compilation for Dynamically Reconfigurable Atom Arrays
合作研究:FET:中:动态可重构原子阵列的高效编译
  • 批准号:
    2313084
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Development of hardware design system for high-speed dynamically reconfigurable devices
高速动态可重构器件硬件设计系统开发
  • 批准号:
    23K11032
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Optical fiber rangefinder dynamically updating resolution and dynamic range by optical frequency modulation
光纤测距仪通过光学频率调制动态更新分辨率和动态范围
  • 批准号:
    23K13342
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Proto-OKN Theme 1: A Dynamically-Updated Open Knowledge Network for Health: Integrating Biomedical Insights with Social Determinants of Health
Proto-OKN 主题 1:动态更新的健康开放知识网络:将生物医学见解与健康的社会决定因素相结合
  • 批准号:
    2333740
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.35万
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了