二维材料黒磷输运及光学性质的理论研究

批准号:
61674145
项目类别:
面上项目
资助金额:
67.0 万元
负责人:
常凯
依托单位:
学科分类:
F0405.半导体器件物理
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
周小英、周马、张锐、陈颖达、黄永巍
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中文摘要
二维材料黑磷因其较宽的能隙范围、高迁移率和强烈的能带各向异性等特性而在电输运和光学方面有着广泛应用前景,因此探索黑磷输运和光学性质的调控方法将非常有趣且具有重要应用价值。本项目围绕黑磷电输运和光学性质的调控方法为核心展开研究,着重研究黑磷及其纳米结构中电子和激子能谱结构及其对电子输运和光学性质的影响。研究黑磷能隙和激子束缚能随厚度、应力和外电(磁)场的变化,探讨新量子相的形成条件和机制;从黑磷紧束缚和低能k.p有效哈密顿量出发,计算其光学性质并与最近的实验比较;进一步利用第一性原理计算、k.p理论、DFT紧束缚方法研究黑磷自旋相关物性的调控方法,包括g因子、自旋轨道耦合和交换关联相互作用;最后,研究黑磷中由杂质、缺陷散射对其器件迁移率的影响。本项目的实施有助于揭示黑磷中的新物理调控电输运和光学性质的有效途径,为基于黒磷的器件应用提供物理基础。
英文摘要
Two dimensional black phosphorus (BP) has great potential applications arising from its wide gap, high mobility and strong anisotropic band structure. Exploring about the effective ways to tune the transport and optical properties of BP is an interesting and important topic with wide applications. The project will be study the ways of tuning of BP electric transport and optical properties, focusing on the impact of electron and exciton spectra on transport and optical properties of BP and its nanostructures. Firstly, we investigate the influence of the thickness,strain effect and external electric (magnetic) field effect on the band gap and exciton binding energy, and the formation mechanism of the new quantum phase. Secondly, We will use the tight binding and low energy effective k.p Hamiltonian and compare the results with the recent experimental data. Furthermore, we investigate the spin-dependent properties such as the effective g-factor, spin orbit coupling and exchange interactions. Finally, we investigate the role of impurities and defects in the transport properties of BP. This propose is aimed at revealing the new physics in BP and searching the effective ways to control the transport and optical properties of BP via the investigation of those fundamental issues. This propose will provide us the physical basis for the black phosphorus-based device applications.
二维材料黑磷因其较宽的能隙范围、高迁移率和强烈的能带各向异性等特性而在电输运和光学方面有着广泛应用前景,因此探索黑磷输运和光学性质的调控方法将非常有趣且具有重要应用价值。本项目围绕黑磷电输运和光学性质的调控方法为核心展开研究,着重研究黑磷及其纳米结构中电子和激子能谱结构及其对电子输运和光学性质的影响。研究黑磷能隙和激子束缚能随厚度、应力和外电(磁)场的变化,探讨新量子相的形成条件和机制;从黑磷紧束缚和低能k.p有效哈密顿量出发,计算其光学性质并与最近的实验比较;进一步利用第一性原理计算、k.p理论、DFT紧束缚方法研究黑磷自旋相关物性的调控方法,包括g因子、自旋轨道耦合和交换关联相互作用;最后,研究黑磷中由杂质、缺陷散射对其器件迁移率的影响。本项目的实施有助于揭示黑磷中的新物理调控电输运和光学性质的有效途径,为基于黒磷的器件应用提供物理基础。本项目执行期间共发表SCI收录论文13篇,其中包括Phys. Rev. Lett. 2 篇,Sci. China-Phys. Mech. Astron. 2篇,Phys. Rev. Applied 1篇,Phys. Rev. B 7篇和Nanotechnology 1 篇。项目按照预定研究计划执行,基本达成既定总体目标。本项目对于深化对二维材料黒磷输运及光学性质的理解和实现基于黒磷薄膜二维材料的器件应用具有重要指导意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1103/physrevb.95.045408
发表时间:2017-01
期刊:Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics
影响因子:--
作者:Xiaoying Zhou;Wen-Kai Lou;Dong Zhang;Cheng Fang;Guanghui Zhou;Kai Chang
通讯作者:Kai Chang
DOI:10.1103/physrevb.96.155430
发表时间:2017
期刊:PHYSICAL REVIEW B
影响因子:3.7
作者:Zhou Ma;Zhang Rui;Sun Jiangpeng;Lou Wen-Kai;Zhang Dong;Yang Wen;Chang Kai
通讯作者:Chang Kai
Few-shot machine learning in the three-dimensional Ising model
三维 Ising 模型中的少样本机器学习
DOI:10.1103/physrevb.99.094427
发表时间:2019-03
期刊:PHYSICAL REVIEW B
影响因子:3.7
作者:Zhang Rui;Wei Bin;Zhang Dong;Zhu Jia-Ji;Chang Kai
通讯作者:Chang Kai
Dirac fermions and pseudomagnetic fields in two-dimensional electron gases with triangular antidot lattices
具有三角形解点晶格的二维电子气中的狄拉克费米子和赝磁场
DOI:10.1103/physrevb.96.035406
发表时间:2017
期刊:Physical Review B
影响因子:3.7
作者:Li Yun-Mei;Zhou Xiaoying;Zhang Yan-Yang;Zhang Dong;Chang Kai
通讯作者:Chang Kai
Aharonov-Bohm effect in monolayer phosphorene nanorings
单层磷烯纳米环中的阿哈罗诺夫-玻姆效应
DOI:10.1103/physrevb.95.125418
发表时间:2017-03
期刊:Physical Review B
影响因子:3.7
作者:Zhang Rui;Wu Zhenhua;Li X. J.;Chang Kai
通讯作者:Chang Kai
理论物理专款资助理论物理学者图书的出版
- 批准号:--
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:30万元
- 批准年份:2021
- 负责人:常凯
- 依托单位:
理论物理专款资助理论物理学者图书的出版
- 批准号:--
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:30万元
- 批准年份:2020
- 负责人:常凯
- 依托单位:
理论物理专款资助理论物理学者图书的出版
- 批准号:--
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:42万元
- 批准年份:2019
- 负责人:常凯
- 依托单位:
新型二维异质结结构中电子自旋特性的调控
- 批准号:11434010
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:380.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:常凯
- 依托单位:
反常带隙半导体量子受限结构中自旋特性的调控
- 批准号:10934007
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:200.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:常凯
- 依托单位:
窄带隙半导体材料量子受限结构自旋特性的电场调控
- 批准号:10874175
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:34.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:常凯
- 依托单位:
稀磁半导体量子点光学性质的理论研究
- 批准号:60376016
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:22.0万元
- 批准年份:2003
- 负责人:常凯
- 依托单位:
半导体纳米结构的光学性质
- 批准号:69876039
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:7.9万元
- 批准年份:1998
- 负责人:常凯
- 依托单位:
国内基金
海外基金
