典型二维六角晶格材料中谷相关电子输运特性的理论研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11504240
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2003.凝聚态物质输运性质
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Valleytronics has attracted intensive research interests from both condensed matter physics and material science fields. It aims to control and manipulate the valley degree of freedom of electron to carry information, and construct high-efficiency, low-cost valleytronic devices. In addition to charge and spin, valley is the new degree of freedom of electron and first discovered in 2-dimensional (2D) honeycomb-lattice materials. Graphene and transition metal dichalcogenides (TMDs) are typical 2D honeycomb-lattice materials. Study on the valley-related transport properties of these materials is of both fundamental and applicable importance. In this project, we will theoretically investigate the valley-related electronic transport characteristics of typical 2D honeycomb-lattice materials: graphene and TMDs. The adopted methodology is non-equilibrium Green’s function combing first-principle calculation, tight-binding model, and k-p model, etc. Our investigation will focus on the following subjects: the electric generation of pure valley current and setup of quantum valley source; strain effect on the valley transport properties of monolayer TMDs; quantum valley Hall effect and its statistical behavior in the presence of disorder, etc. We hope that the outcome of these investigations would promote the comprehension on the valley-related transport properties of typical 2D honeycomb-lattice materials, and provide certain theoretical reference for the design of valleytronic devices.
谷电子学是当前凝聚态物理和材料物理领域的研究热点之一,其目标是调控电子的谷自由度来传递信息,并构建高效率、低能耗的谷电子学器件。谷是材料中除电荷及自旋外新的可操控自由度,最早发现于二维六角晶格材料。石墨烯和过渡金属二硫化物是典型的二维六角晶格材料,对其谷输运特性的研究在谷电子学的基础理论和实际应用方面均有重要意义。本项目拟采用非平衡格林函数方法,结合第一性原理计算、紧束缚模型及低能有效模型等,对典型二维六角晶格材料石墨烯和过渡金属二硫化物的谷相关电子输运特性进行理论和数值研究。主要研究内容包括:纯谷流的电学产生和量子谷源的架构;应力对单层过渡金属二硫化物谷输运特性的影响;量子谷霍尔效应及其在无序下的统计行为描述等。这些研究将有助于提升对典型二维六角晶格材料谷相关输运特性的理解,为谷电子学器件设计提供理论参考,从而推动谷电子学的发展。

结项摘要

在特定的晶体材料中,电子除电荷和自旋自由度以外,还可能具有能谷自由度。谷电子学材料的研究是当前凝聚态物理的重点领域之一。在本研究项目中,我们利用非平衡格林函数方法,结合第一性原理和模型计算方法,详细探讨了典型二维六角晶格材料石墨烯和过渡金属二硫化物的谷电子学输运特性。项目的研究结果包括:(1)计算了石墨烯和碳纳米管超晶格的能带特性并提出了一种谷场效应管设计,可以通过门电压调控谷极化率;(2)研究了锯齿形石墨烯带的谷热电输运特性并讨论了退相干效应和随机硼、氮掺杂的影响;(3)利用绝热参数泵浦在石墨烯带中产生谷极化电流并分析了空间对称性的影响;(4)在双层二硫化钼系统中利用电学手段调控光致电流的谷极化率;(5)讨论了电磁波调控对单层过渡金属二硫化物中能谷激子的几何相位的影响;(6)利用交换场和Rashba自旋轨道耦合效应在单层二硫化钼中泵浦产生稳定的谷-自旋极化电流。这些研究结果丰富了对石墨烯和过渡金属二硫化物谷电子学输运特性的理解,并对潜在的谷电子学应用提供了理论依据。在项目执行期间,项目组共发表SCI论文15篇,包括3篇Physical Review B,2篇Carbon,2篇New Journal of Physics.

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Valley-polarized pumping current in zigzag graphene nanoribbons with different spatial symmetries
不同空间对称性锯齿形石墨烯纳米带中的谷极化泵浦电流
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/27/12/127203
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Zhizhou Yu;Fuming Xu
  • 通讯作者:
    Fuming Xu
Evolution of individual quantum Hall edge states in the presence of disorder
无序情况下单个量子霍尔边缘态的演化
  • DOI:
    10.1007/s11467-018-0784-0
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Frontiers of Physics
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Wang Kai Tong;Xu Fuming;Xing Yanxia;Zhao Hong Kang
  • 通讯作者:
    Zhao Hong Kang
Pure spin current and phonon thermoelectric transport in a triangulene-based molecular junction
基于三角烯的分子结中的纯自旋电流和声子热电传输
  • DOI:
    10.1039/c8cp02322k
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Physical Chemistry Chemical Physics
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Wang Qiang;Li Jianwei;Nie Yihang;Xu Fuming;Yu Yunjin;Wang Bin
  • 通讯作者:
    Wang Bin
Valley Seebeck effect in gate tunable zigzag graphene nanoribbons
栅极可调锯齿形石墨烯纳米带中的谷塞贝克效应
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2015.12.033
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    CARBON
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Yu Zhizhou;Xu Fuming;Wang Jian
  • 通讯作者:
    Wang Jian
Spin-resolved electron waiting times in a quantum-dot spin valve
量子点自旋阀中自旋分辨电子的等待时间
  • DOI:
    10.1103/physrevb.97.165407
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW B
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Tang Gaomin;Mi Shuo;Wang Jian;Tang Gaomin;Mi Shuo;Wang Jian;Xu Fuming;Mi Shuo;Xu FM
  • 通讯作者:
    Xu FM

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其他文献

黑磷纳米带电子结构的调控
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    深圳大学学报(理工版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张龙;万浪辉;许富明;卫亚东
  • 通讯作者:
    卫亚东

其他文献

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动态响应相关输运性质的理论研究
  • 批准号:
    12174262
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    61 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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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