二氧化钒/石墨烯界面电子态的相变调控

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11574279
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    72.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2001.凝聚态物质结构、相变和晶格动力学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Graphene, a 2D carbon material with a promising potentials in optoelectornic devices application, is always considered as the hot research topic initially. While for the pure graphene-based electronic devices fabrication, the biggest obstacle is the method lacking for stable and effective p-type doping of graphene. The recent experiment results indicate that some metallic oxide layers deposited onto the graphene surface will withdraw the electrons from graphene and induce the holes accumulating in graphene layer, resulting the p-type doping of graphene. .The main point of this project lies on the introducing the vanadium dioxide(VO2), which shows a typical metal-insulator phase transition (MIT) near its critical temperature, to act as the overlayer to adjust the electron density in graphene, thus achieving the hole doping of graphene.Simultaneously, the interaction between these two materials at the interface will be systematically investigated. The MIT modulated p-type doping of graphene across the phase transition boundary of VO2 will be investigated by high-precision angle-resolved photoelectorn spectroscopy (ARPES) technique. At the same time, the local electric field triggered VO2 phase transition induced by the resonant surface plasma (SP) in the graphene layer in nanoscale range will be detected by a precisely electrical measurement, especially for the resistivity variation of VO2, which reflects the MIT of VO2 directly. .This current project will not only clarify the electronic states and band structure at the interface, but also give a deep understanding on the interaction between the electrons and the excited surface plason. Furthermore, it will also supply a strong direction for achieving the p-type doping of graphene and realizing the applcations of VO2 material as an energy material in the future.
石墨烯材料作为有着广泛光电器件应用前景的二维碳材料,一直是人们研究的热点。然而目前制作纯粹的石墨烯基光电器件存在的最大困难在于缺乏稳定有效的p型掺杂手段。最近实验研究表明通过在石墨烯表面沉积具有大功函数的氧化物薄膜来转移石墨烯内电子,能够实现石墨烯内空穴的积累,达到p型掺杂的目的。本课题旨在引入具有典型金属绝缘体相变特征的二氧化钒作为调节石墨烯表面电荷的氧化物薄膜来实现其p型掺杂,同时深入研究其界面的相互作用。我们将利用角分辨光电子能谱原位研究在跨越二氧化钒相变温区二氧化钒的相变对石墨烯掺杂的微观调控过程,利用高精度电学测量研究界面处石墨烯面内共振等离激元局域电场对二氧化钒相变在纳米尺度上的触发调制作用。本课题的开展不仅能够深入揭示二氧化钒/石墨烯界面的电子结构和电子态以及电子和等离激元之间的相互作用机理,而且在石墨烯的p型掺杂和二氧化钒作为能源材料的应用方面有着理论上的指导意义。

结项摘要

本项目主要围绕二氧化钒(VO2)材料的相变调控方法以及相变机理的探索展开深入研究。利用分子束外延技术,在石墨烯和层状云母上外延生长VO2外延薄膜,并通过机械剥离得到了自支撑的柔性VO2晶态薄膜。同时项目关注界面电场对VO2薄膜相变的调控,利用离子液作为栅电极来构筑场效应晶体管结构,通过施加外加偏压在室温下实现了VO2的相变调控。同时结合原位同步辐射谱学和衍射技术,对界面电场在相变调制过程中的作用进行了原位研究。另外在在基于高质量的外延二氧化钒薄膜制备基础上,我们通过利用金属吸附驱动酸溶液的质子掺杂进入VO2材料实现温和条件下极低成本的材料加氢,发明了“点铁成氢”掺杂调控相变技术。同时理论计算给出了该现象背后的电子-质子协同掺杂机理。另外结合固态电解质在室温下外加偏压实现了VO2薄膜的多态相变过程,并据此制作了基于VO2材料的超高性能智能窗。在本课题中,我们在VO2的相变调控方法和调控机制研究方面得到了很多新颖而重要的结果,并被国内外相关领域的研究人员广泛应用。这些研究结果不仅丰富了VO2相变调控手段和相应的相变研究理论,而且有望实现高性能的VO2相变器件,进一步推动其在光电器件和节能材料方面的应用。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Wet-Etching Induced Abnormal Phase Transition in Highly Strained VO2/TiO2 (001) Epitaxial Film
高应变 VO2/TiO2 (001) 外延膜中湿法蚀刻引起的异常相变
  • DOI:
    10.1002/pssr.201700320
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    PHYSICA STATUS SOLIDI-RAPID RESEARCH LETTERS
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Ren, Hui;Chen, Shi;Zou, Chongwen
  • 通讯作者:
    Zou, Chongwen
Infrared Response and Optoelectronic Memory Device Fabrication Based on Epitaxial VO2 Film
基于外延VO2薄膜的红外响应和光电存储器件制备
  • DOI:
    10.1021/acsami.6b12831
  • 发表时间:
    2016-12-07
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Fan, Lele;Chen, Yuliang;Zou, Chongwen
  • 通讯作者:
    Zou, Chongwen
The epitaxial growth and interfacial strain study of VO2/MgF2 (001) films by synchrotron based grazing incidence X-ray diffraction
基于同步加速器的掠入射X射线衍射研究VO2/MgF2(001)薄膜的外延生长和界面应变
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2016.03.277
  • 发表时间:
    2016-09
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Fan L. L.;Chen S.;Liu Q. H.;Liao G. M.;Chen Y. L.;Ren H.;Zou C. W.
  • 通讯作者:
    Zou C. W.
Dynamic Electronic Doping for Correlated Oxides by a Triboelectric Nanogenerator
通过摩擦纳米发电机对相关氧化物进行动态电子掺杂
  • DOI:
    10.1002/adma.201803580
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
    Advanced Materials
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Chen Yuliang;Zhang Ying;Wang Zhaowu;Zhan Taotao;Wang Yi-Cheng;Zou Haiyang;Ren Hui;Zhang Guobin;Zou Chongwen;Wang Zhong Lin
  • 通讯作者:
    Wang Zhong Lin
Holes doping effect on the phase transition of VO2 film via surface adsorption of F(4)TCNQ molecules
F(4)TCNQ分子表面吸附空穴掺杂对VO2薄膜相变的影响
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2018.03.228
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Wang Kai;Zhang Wenhua;Liu Lingyun;Guo Panpan;Yao Yi;Wang Chia-Hsin;Zou Chongwen;Yang Yaw-Wen;Zhang Guobin;Xu Faqiang
  • 通讯作者:
    Xu Faqiang

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其他文献

ZnO(000)表面的同步辐射角分辨光电子能谱研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国科学技术大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐彭寿;武煜宇;孙柏;邹崇文;袁洪涛;杜小龙
  • 通讯作者:
    杜小龙
PLD 生长的 ZnO 薄膜的微结构及其发光特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    真空科学与技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙柏;邹崇文;刘忠良;徐彭寿;张国斌;韦世强
  • 通讯作者:
    韦世强
ZnO(000-1) 表面的同步辐射角分辨光电子能谱研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国科学技术大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐彭寿;武煜宇;邹崇文;孙柏;袁洪涛;杜小龙
  • 通讯作者:
    杜小龙
Metalndash;insulator transition in V1#2;xWxO2: structural and electronic origin
金属
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Phys. Chem. Chem. Phys.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邹崇文
  • 通讯作者:
    邹崇文
碳化硅表面锌的吸附及其热氧化的光电子能谱研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    核技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐彭寿;孙柏;邹崇文;武煜宇;潘海斌;徐法强
  • 通讯作者:
    徐法强

其他文献

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邹崇文的其他基金

红外自由电子激光诱导的二氧化钒超快相变动力学研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    291 万元
  • 项目类别:
    重点项目
红外自由电子激光诱导的二氧化钒超快相变动力学研究
  • 批准号:
    12235015
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    291.00 万元
  • 项目类别:
    重点项目
钒氧化物单晶薄膜的电子/质子掺杂诱导相变的原位同步辐射研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目
二氧化钒金属绝缘体相变温度的调控及其同步辐射研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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