微区表面限制下的低维半导体材料自融合生长及应用
批准号:
91123025
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
50.0 万元
负责人:
富鸣
依托单位:
学科分类:
F0401.半导体材料
结题年份:
2014
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
姚志刚、常笑薇、刘智勇、吴洪鹏、高琦、高磊、苗锋、张永娜、梁燕
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中文摘要
位置和形态精确控制的低维半导体材料制造是其走向应用的基础。本课题在衬底表面引入图案化微区限制(抗蚀剂或催化剂图案)后,进行低维半导体材料生长研究,意义如下:①精确控制材料生长位置。②保留及控制低维材料的生长习性。③最重要的一点,在微区的限制作用下可以产生自融合结晶生长,在多种衬底上获得与微区图案完美匹配的低维结构;克服了在普通(非自融合)生长过程中,当材料习性尺寸与微区尺寸不匹配时,纳米结构在微区位置上不完全可控甚至混乱团簇生长的难题。课题拟从限制条件、生长方式等多角度系统探讨ZnO纳米柱等低维材料自融合生长的过程,揭示这个重要但鲜有报道的微区限制引起的自融合结晶生长机制,获得微区限制下自融合生长低维材料的通用方法;研究物性与自融合结晶的关系,并对以自融合生长低维材料为基础的发光与电子器件性能进行研究;研究氧化石墨烯衬底上的微区低维材料生长与光催化,探索其在制造图案化石墨烯中的独特应用。
英文摘要
本课题以低维半导体材料生长时的位置与形态双重匹配控制为出发点,围绕可以和微区限制尺寸匹配的"自融合"生长结构为核心研究内容,系统的探索了其中的过程、内在机制、性能应用及各种相互关系;共发表SCI期刊论文15篇,培养毕业硕士研究生6人;完成了任务书所列的研究内容及预期研究成果。具体的研究内容包括:.(1) 研究微纳结构在抗蚀剂微孔内部自融合和继续生长的过程,实现从最初籽晶层时的多晶籽晶,经过微区限制下的自融合过程形成了自融合结构。通过不同添加剂的两步生长,可以在抗蚀剂微孔的作用下获得与微孔尺寸吻合的自融合生长微米柱;成功的实现了在远大于纳米线生长习性的尺寸上,通过抗蚀剂孔的作用生长出了与微孔形状尺寸吻合的柱状结构;.(2) 抗蚀剂的应力起到控制晶化融合的作用,多晶籽晶层的取向对抗蚀剂孔内的生长结晶状态有重要影响;.(3) 籽晶层辅助的水热生长是一种自衬底而上的生长方式,因此可以利用水热方法获得类似于电化学方法的三维多孔结构;利用籽晶层辅助的三维胶体晶体模板,成功获得了具有多孔结构的ZnO柱结构;.(4) 系统探明自融合现象与结晶质量的相互关系。融合生长的外形结构与融合生长后材料的结晶质量并不存在强烈的依赖关系,通过生长修饰剂可以完善融合微结构的外型,但并不保证提供结晶质量的改善,限制区域尺寸越小,籽晶层的结晶质量越好,微区限制下生长的ZnO微米棒将具有较好的结晶质量;.(5) 微区限制生长的材料为核心,实现了氧化锌/氧化亚铜的光纤型结构并研究了相应的电学特性;.(6)利用微区限制的自融合生长提供了ZnO材料的位置与形态的准确控制,研究了胶体自组织过程受到二维柱阵列间距以及柱外形的影响;胶体颗粒与二维柱阵列阵列间距、外形匹配时,不会给完美的三维自组织带来缺陷,不匹配的间距和外形则引入额外裂纹及无序组装;.(7) 通过微区结构表面的周期性结构,实现对氧化石墨烯的局部还原,构建了具有周期阵列结构的石墨烯网;石墨烯网结构展现出不同的形貌/结构属性,包括氧化还原和结构起伏,并系统研究了电导率及光学特性的相应结构依赖关系。
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:10.1016/j.cplett.2013.07.037
发表时间:2013-09
期刊:Chemical Physics Letters
影响因子:2.8
作者:Wenshuo Wang;D. He;J. Duan;Su-Feng Wang;Hongshang Peng;Hongpeng Wu;M. Fu;Yongsheng Wang;
通讯作者:Wenshuo Wang;D. He;J. Duan;Su-Feng Wang;Hongshang Peng;Hongpeng Wu;M. Fu;Yongsheng Wang;
Synthesis of MnO2/graphene/carbon nanotube nanostructured ternary composite for supercapacitor electrodes with high rate capability
高倍率超级电容器电极用MnO2/石墨烯/碳纳米管纳米结构三元复合材料的合成
DOI:10.1016/j.matchemphys.2014.04.020
发表时间:2014-09
期刊:Materials Chemistry and Physics
影响因子:4.6
作者:Liu, Yongchuan;He, Dawei;Duan, Jiahua;Wang, Yongsheng;Li, Shulei
通讯作者:Li, Shulei
Modulated photoluminescence of graphene quantum dots in the vicinity of an individual silver nano-octahedron.
单个银纳米八面体附近石墨烯量子点的调制光致发光
DOI:10.1039/c3cp53660b
发表时间:2014-02
期刊:Phys. Chem. Chem. Phys.
影响因子:--
作者:W. S. Wang D. W. He*, Y. S. Wang*
通讯作者:W. S. Wang D. W. He*, Y. S. Wang*
Photorefractive photonic crystals fabricated with PMMA and 5CB based materials using three-dimensional colloidal crystals
使用三维胶体晶体以 PMMA 和 5CB 基材料制造的光折变光子晶体
DOI:10.1039/c3tc30793j
发表时间:2013-08
期刊:Journal of Materials Chemistry C
影响因子:6.4
作者:Shulei Li;Ming Fu;Yongna Zhang;Jiahua Duan;Dawei He;Yongsheng Wang
通讯作者:Yongsheng Wang
Silica-covered Au nanoresonators for fluorescence modulating of a graphene quantum dot
用于石墨烯量子点荧光调制的二氧化硅覆盖的金纳米谐振器
DOI:10.1088/1674-1056/23/9/097803
发表时间:2014-07
期刊:Chinese Physics B
影响因子:1.7
作者:Wang Su-Feng;He Da-Wei;Wang Yong-Sheng;Hu Yin;Duan Jia-Hua;Fu Ming;Wang Wen-Shuo
通讯作者:Wang Wen-Shuo
胶体组织基光学超材料异质结的构建及光利用特性研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:富鸣
- 依托单位:
双曲超材料的三维多孔自组织构建及其增强光催化性能研究
- 批准号:51772021
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:富鸣
- 依托单位:
以胶体晶体为模板进行低维材料生长研究及光子晶体缺陷制备
- 批准号:50902008
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:富鸣
- 依托单位:
国内基金
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