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压电核壳纳米阵列的构建及换能特性研究

批准号:
51402193
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
王丁
依托单位:
学科分类:
无机非金属基复合材料
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
祝元坤、詹科、董小虎、谢澍梵、罗晓菊、娄彦龙、庄怀娟

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
随着压电电子学的发展,压电半导体材料在纳米电子和光电子器件中发挥着越来越重要的作用。有序结构的纳米阵列在体现纳米结构单元集体效应的同时也反映出协同效应、耦合效应等。设计制备具有核壳结构的半导体纳米复合材料可以实现不同材料的功能互补和性能优化。本项目以压电半导体核壳纳米阵列为研究对象,深入开展核壳纳米阵列的制备、异质材料带隙调控特性、载流子输运特性及压电特性等方面的研究,旨在理解核壳纳米阵列的生长机制,探索半导体带隙结构的有效调控方法,明晰核壳纳米结构材料载流子输运机制,实现核壳纳米阵列结构对材料压电特性的调控,最终建立材料结构、带隙结构和压电特性三者之间的内在关联。目标是获得具有高换能效率的新型压电材料。项目研究对于新型核壳纳米阵列材料的设计、应用及评价有重要意义。
英文摘要
With the development of Piezotronics, semiconductor materials play important role in nano-electronic and nano-optoelectronic devices. Due to the ordered structure, the nanoarrays reflect the group effect, the synergistic effect and the coupling effect. The functional complementation and performance optimization of different materials can be realized through the design of core-shell nanostructure. The project is focus on the piezoelectric properties of core-shell nanoarrays. Detail researches about the preparation of core-shell nanoarrays, carrier transport properties, the modulation of bandgap and the piezoelectric property are also carried out. The purposes are to understand the thermodynamic/dynamic growth mechanism, to clarify the carrier transport property, and to realize the modulation of piezoelectric property of core-shell nanoarrays. The objective is to establish the intrinsic relationships among materials structure, band gap and piezoelectric property. The goal is to obtain the novel materials with high energy conversion efficiency. The research is important for the design application and evaluation of novel core-shell nanoarrays.
拥有不同的禁带宽度、电子亲和能、介电常数、吸收系数等物化参数的两种材料,通过形成异质结构可以改变材料力学、电学、光学、表面化学等性能,从而具备一系列可调的优良性质。材料成分和结构不同的异质半导体形成复合材料会导致其能级结构的改变,从而影响材料中载流子浓度和迁移率,进而调控材料性能。本课题分别采用化学气相沉积法(CVD)、静电纺丝法和化学液相合成法等制备具有特定形貌的半导体纳米材料,通过近一步原位还原或液相复合等方法设计制备复合半导体纳米材料,对其能量转换特性,敏感特性及光催化特性进行研究,明晰了材料组成-结构-性能-应用之间的内在联系。取得的主要研究结果包括以下3个方面:(1)CVD法制备ZnO纳米线阵列用于微纳器件:依次通过聚合物填充,表面蒸镀电极和聚合物溶出等工艺成功制作出ZnO纳米线真空压力传感器件并对其在不同气压下的电流输出特性进行研究;通过改变器件制作工艺,采用对温度敏感的PANIPAM高分子凝胶对其填充,获得温度-形变-电性能相互转变的能量转换器件;通过低温硫化的方法成功制备出ZnO@ZnS核壳纳米线阵列,并研究了其光致发光性能和压电性能。(2)氧化石墨烯/半导体氧化物复合气敏材料研究:通过氧化石墨烯和ZnO纳米片及SnO2纳米纤维复合,分别实现两种材料对丙酮和甲醛气体的高效检测。(3)二维MoS2新型纳米材料的研究:通过CVD法成功制备出少层结构的二维MoS2薄膜材料,通过聚焦离子束(FIB)对其进行逐层减薄和图案化,实现纳米尺度的调控;通过化学超声剥离的方法获得MoS2纳米点,实现了对TiO2纳米材料的改性,实现其可见光下催化降解有机染料。相关研究具有一定的应用前景和重要的学术价值。在课题资助下发表标注基金资助的论文17篇,申请发明专利3项,其中授权1项,培养硕士毕业生4名,其中两名同学获得校级优秀毕业生。
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
The large response current of a vacuum pressure sensor based on a vertically-aligned ZnO nanowires array
基于垂直排列ZnO纳米线阵列的真空压力传感器的大响应电流
DOI: 10.1039/c6ra18433b
发表时间: 2016-12
期刊: Rsc Advances
影响因子: 3.9
作者: [Wang Ding, Zheng Xuejun, Cao Xinchao, Wang Xianying, Zhang Tong]
通讯作者: Zhang Tong
Rational fabrication of a graphitic-C3N4/Sr2KNb5O15 nanorod composite with enhanced visible-light photoactivity for degradation of methylene blue and hydrogen production
合理制备具有增强可见光光活性的石墨-C3N4/Sr2KNb5O15纳米棒复合材料,用于降解亚甲基蓝和产氢
DOI: 10.1039/c7ra07441g
发表时间: 2017
期刊: Rsc Advances
影响因子: 3.9
作者: [Wang Ping, Sinev Ilya, Sun Feng, Li Huijun, Wang Ding, Li Qian, Wang XianYing, Marschall Rol, Wark Michael]
通讯作者: Wark Michael
Humidity sensor based on Ga2O3 nanorods doped with Na+ and K+ from GaN powder
基于 GaN 粉末中掺杂 Na 和 K 的 Ga2O3 纳米棒的湿度传感器
DOI: 10.1016/j.ceramint.2015.07.211
发表时间: 2015-12
期刊: Ceramics International
影响因子: 5.2
作者: [Pengpeng Wang, Xuejun Zheng, Yong Zhang, Nan Jiang]
通讯作者: Nan Jiang
DOI: 10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2015.12.029
发表时间: 2015
期刊: 人工晶体学报
影响因子: --
作者: [庄怀娟, 王丁, 王现英, 王朋朋, 郑学军]
通讯作者: 郑学军
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    面向氢气低温高效检测的二维高熵金属氧化物的制备及敏感机理研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      53万元
    • 批准年份:
      2024
    • 负责人:
      王丁
    • 依托单位:
    面向ppb级苯系物检测的铈基多孔新材料构建及富集-催化-气敏协同机制研究
    • 批准号:
      62071300
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      64.0万元
    • 批准年份:
      2020
    • 负责人:
      王丁
    • 依托单位:
    面向ppb级苯系物检测的铈基多孔新材料构建及富集-催化-气敏协同机制研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      --
    • 资助金额:
      64万元
    • 批准年份:
      2020
    • 负责人:
      王丁
    • 依托单位:
    核壳串联纳米复合气敏材料的构筑及“催化-敏感”协同效应研究
    • 批准号:
      19ZR1435200
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      0.0万元
    • 批准年份:
      2019
    • 负责人:
      王丁
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金