半导体表面上极薄材料和纳米自旋结构的计算研究与功能探索

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11574366
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2004.凝聚态物质电子结构
  • 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

With semiconductor electronic devices getting ever smaller, and two-dimensional materials, such as grapheme and MoS2, and surface functional nano-structures coming into action, quasi-two-dimensional materials and nano-structures on semiconductor surfaces become more and more important. This project is aimed to study single-unit-cell-thin materials and sub-monolayer spin nano-structures on semiconductor surfaces. Essentially, these are composite materials & structures made of single-unit-cell overlayers & sub-monolayer nano-structures and semiconductor substrates. We shall choose grapheme and other single-unit-cell-thin materials (usually different from corresponding bulk forms) as overlayers, and match semiconductor surfaces (including reconstruction) as substrates, and then explore and optimize their structures, study their electronic and magnetic properties, including electric field manipulation, and finally explore the relationship between their structures and functions. Putting suitable magnetic adatoms on appropriate semiconductor surfaces, we look for strong single-ion magnetic anisotropy and good interaction between spins, study their quantum dynamical behaviors, and seek promising spin systems that can be used to store and process information. Furthermore, we shall thereby seek novel electronic and spintronic devices. With our long-time effort and some preliminary research, we already have enough experience and capability and therefore shall certainly accomplish the tasks and goals of this project, making our contribution to the emerging field.
随着半导体电子器件越来越小型化,以及石墨烯与MoS2等二维材料和半导体表面上功能纳米结构的出现,半导体表面上的准二维材料和纳米结构变得越来越重要,本项目拟研究半导体表面上的单胞层厚度的材料和亚单层纳米自旋结构。这实际上是单胞覆盖层与亚单层纳米结构和半导体基底构成的复合材料与结构。我们拟选用石墨烯和其它合适的单胞层材料(通常与相应块体形态不同)作为覆盖层,配上适当的半导体表面(包括重构表面),通过第一原理计算探索和优化其结构,研究其电和磁性质、电场调控,探索其结构与性能的关系。在合适的半导体表面上放置适当的磁性原子,寻求强单轴磁各向异性和有利的自旋相互作用,研究其量子动力学行为,探索可用于信息存储和处理的自旋系统。进一步,开展新型电子和自旋电子学器件探索。通过多年的积累和一些前期工作,我们已经具备了足够的经验和能力,定会顺利完成项目任务、达到项目目标,为这个新兴领域做出应有的贡献。

结项摘要

随着半导体器件的尺度越来越小,场效应晶体管等器件的导电层需要越来越薄;石墨烯等高性能二维材料的出现,有望使得器件导电层进入亚纳米阶段。这些使得单胞层厚度的二维材料和结合半导体的异质结构的研究越来越重要。根据项目研究计划,我们研究了适合放在半导体上的二维电子功能材料、钙钛矿氧化物半导体中的界面/表面二维电子系统、基于半导体的量子自旋和电子系统,所用方法是第一原理计算和模型研究。我们发现了GaTeCl单层的高性能铁电性、PdSe2单层的载流子铁磁性、Mo6Br6S3的载流子高迁移率,还发现了应力诱导的BiTeI单层的各向异性Rashba效应和自旋流、KTaO3表面二维电子和空穴气的载流子类型反转、SrTiO3/YTiO3超晶格的电子绝缘体-金属相变,对金刚石NV自旋系统给出了一个快速磁场调控方案并且厘清了相应的非绝热几何相位,得到了半导体表面的量子自旋链的长尼尔态寿命。这些对于探索高性能的二维电子系统和纳米量子自旋系统具有参考价值。我们完成了项目研究任务,达到了项目目标,做出了应有的贡献。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Superior ionic and electronic properties of ReN2 monolayers for Na-ion battery electrodes
用于钠离子电池电极的 ReN2 单层材料具有优异的离子和电子性能
  • DOI:
    10.1088/1361-6528/aac73b
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
    Nanotechnology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Shi-Hao Zhang;Bang-Gui Liu
  • 通讯作者:
    Bang-Gui Liu
Giant ferroelectric polarization and electric reversal of strong spontaneous magnetization in multiferroic Bi2FeMoO6
多铁性Bi2FeMoO6中的巨铁电极化和强自发磁化的电反转
  • DOI:
    10.1016/j.jmmm.2017.06.019
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Magnetism and Magnetic Materials
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Peng Chen;Bang-Gui Liu
  • 通讯作者:
    Bang-Gui Liu
Controllable robust multiferroic GaTeCl monolayer with colossal 2D ferroelectricity and desirable multifunctions
具有巨大二维铁电性和理想多功能的可控鲁棒多铁性 GaTeCl 单层
  • DOI:
    10.1039/c7nr09588k
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Nanoscale
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Shi-Hao Zhang;Bang-Gui Liu
  • 通讯作者:
    Bang-Gui Liu
Photon-mediated electronic correlation effects in irradiated two-dimensional Dirac systems
辐照二维狄拉克系统中光子介导的电子相关效应
  • DOI:
    10.1088/1361-6528/ab031f
  • 发表时间:
    2017-10
  • 期刊:
    Nanotechnology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Jin-Yu Zou;Bang-Gui Liu
  • 通讯作者:
    Bang-Gui Liu
Two-dimensional wide-band-gap II-V semiconductors with a dilated graphene-like structure
具有扩张石墨烯结构的二维宽带隙 II-V 族半导体
  • DOI:
    10.1088/0268-1242/31/12/125002
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Semiconductor Science and Technology
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Zhang Xue-Jing;Liu Bang-Gui
  • 通讯作者:
    Liu Bang-Gui

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其他文献

半导体硅重构表面及其相变动力学的研究进展
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    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    物理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐野川;刘邦贵
  • 通讯作者:
    刘邦贵

其他文献

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新型二维电子系统及其新物性与功能探索
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相似国自然基金

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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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