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Two ultra-stable novel allotropes of tellurium few-layers

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Chinese Physics B 2020年第9期29卷 458-463页

作者：严长林王聪周霖蔚郭朋杰刘凯卢仲毅程志海柴扬潘安练季威 School of Physics and Electronics Hunan UniversityChangsha 410082China Beijing Key Laboratory of Optoelectronic Functional Materials&Micro-Nano Devices Department of PhysicsRenmin University of ChinaBeijing 100872China The Hong Kong Polytechnic University Hung HomKowloonHong KongChina Key Laboratory for Micro-Nano Physics and Technology of Hunan Province College of Materials Science and EngineeringHunan UniversityChangsha 410082China

At least four two-or quasi-one-dimensional allotropes and a mixture of them were theoretically predicted or experimentally observed for low-dimensional Te,namely theα,β,γ,δ,and chiral-α+δ*** them theγandαphases were found to be the most stable phases for monolayer and thicker layers,***,we found two novel low-dimensional phases,namely theεandζ***ζphase is over 29 meV/Te more stable than the most stable monolayerγphase,and theεphase shows comparable stability with the most stable monolayerγ*** energetic difference between theζandαphases reduces with respect to the increased layer thickness and vanishes at the four-layer(12-sublayer)thickness,while this thickness increases under change ***εandζphases are metallic chains and layers,***ζphase,with very strong interlayer coupling,shows quantum well states in its layer-dependent *** results provide significantly insight into the understanding of polytypism in Te few-layers and may boost tremendous studies on properties of various few-layer phases.

关键词： two-dimensional materials Te density functional theory

Light-triggered interfacial charge transfer and enhanced photodetection in CdSe/ZnS quantum dots/MoS_(2)mixed-dimensional phototransistors

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Opto-Electronic Advances 2021年第9期4卷 28-38页

作者： Ziwei Li Wen Yang Ming Huang Xin Yang Chenguang Zhu Chenglin He Lihui Li Yajuan Wang Yunfei Xie Zhuoran Luo Delang Liang Jianhua Huang Xiaoli Zhu Xiujuan Zhuang Dong Li anlian pan Key Laboratory for Micro-Nano Physics and Technology of Hunan Province College of Materials Science and EngineeringSchool of Physics and ElectronicsHunan UniversityChangsha 410082China

Mix-dimensional van der Waals heterostructures(vdWHs)have inspired worldwide interests and efforts in the field of ad-vanced electronics and *** fundamental understanding of interfacial charge transfer is of vital import-ance for guiding the design of functional optoelectronic *** this work,type-Ⅱ0D-2D CdSe/ZnS quantum dots/MoS_(2)vdWHs are designed to study the light-triggered interfacial charge behaviors and enhanced optoelectronic *** spectral measurements in both steady and transient states,the phenomena of suppressed photolu-minescence(PL)emissions,shifted Raman signals and changed PL lifetimes provide strong evidences of efficient charge transfer at the 0D-2D interface.A series of spectral evolutions of heterostructures with various QDs overlapping concentrations at different laser powers are analyzed in details,which clarifies the dynamic competition between exciton and trion during an efficient doping of 3.9×10^(13)cm^(−2).The enhanced photoresponses(1.57×10^(4)A·W^(-1))and detectivities(2.86×10^(11)Jones)in 0D/2D phototransistors further demonstrate that the light-induced charge transfer is still a feasible way to optimize the performance of optoelectronic *** results are expected to inspire the basic understand-ing of interfacial physics at 0D/2D interfaces,and shed the light on promoting the development of mixed-dimensional op-toelectronic devices in the near future.

关键词： heterostructure phototransistor MoS_(2) quantum dots

缺陷导致单层WS2中截然不同的激子-激子相互作用

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Science China Materials 2022年第9期65卷 2502-2510页

作者：郑玮豪范鹏张丹亮郑弼元葛翠环陈荧徐博一唐梓岚刘建武张添蒋英王笑朱晓莉陈舒拉袁荃潘安练 Key Laboratory for Micro-Nano Physics and Technology of Hunan Province State Key Laboratory of Chemo/Biosensing and Chemometriscs and College of Materials Science and EngineeringHunan UniversityChangsha 410082China School of Physics and Electronics Hunan UniversityChangsha 410082China Wuhan National Laboratory for Optoelectronics Huazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074China Molecular Science and Biomedicine Laboratory(MBL) Institute of Chemical Biology and NanomedicineState Key Laboratory of Chemo/Biosensing and ChemometricsCollege of Chemistry and Chemical EngineeringHunan UniversityChangsha 410082China

具有原子层厚度的过渡金属硫族化合物(TMDs)的光电性质深受缺陷数量(DPs)的影响.在本工作中,我们通过多种制备方法得到了具有不同缺陷数量的单层WS,并进一步揭示了他们之间不同的激子-激子相互作用.稳态荧光(PL)实验观察到在低的激发功... 详细信息

具有原子层厚度的过渡金属硫族化合物(TMDs)的光电性质深受缺陷数量(DPs)的影响.在本工作中,我们通过多种制备方法得到了具有不同缺陷数量的单层WS,并进一步揭示了他们之间不同的激子-激子相互作用.稳态荧光(PL)实验观察到在低的激发功率下,具有最少缺陷密度的单层展示出了最高的荧光强度,但在高的激发功率下却被具有更多缺陷的单层所追赶并大幅超越.激发功率依赖实验表明这些单层展现出了不相同的荧光饱和行为,其饱和阈值功率差异甚至高达四个数量级.结合原位荧光成像以及时间分辨荧光实验,我们将这些单层中的荧光演化差异归因于不同的缺陷数量.而这些缺陷数量的差异大大地影响着激子扩散行为并随之带来不同的非辐射激子-激子湮灭.通过谷偏振实验,我们再次检验了这些单层的缺陷数量.本工作揭示了不同缺陷过渡金属硫族化合物单层中截然不同的荧光行为和潜在的激子动力学,很大程度上促进了面向实际应用的相关高性能器件的设计.

关键词： transition metal dichalcogenides monolayers defect population exciton diffusion exciton-exciton annihilation

利用拉曼和表面光电压谱对一维TiO_2@CdS核壳结构界面电荷行为研究

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化学学报 2013年第4期71卷 634-638页

作者：张清林曹尚操夏明霞王小件万强潘安练湖南大学微纳结构物理与应用技术湖南省重点实验室长沙410082 长沙师范学校电子信息工程系长沙410010

利用化学气相沉积法制备了直径约90 nm,长数十微米的高质量TiO2纳米线.通过化学浴沉积法(CBD)在纳米线表面生长CdS包覆层,形成了一维TiO2@CdS核壳结构.不同包覆层厚度的一维TiO2@CdS核壳结构拉曼光谱研究发现TiO2/CdS界面的光生电荷转移... 详细信息

利用化学气相沉积法制备了直径约90 nm,长数十微米的高质量TiO2纳米线.通过化学浴沉积法(CBD)在纳米线表面生长CdS包覆层,形成了一维TiO2@CdS核壳结构.不同包覆层厚度的一维TiO2@CdS核壳结构拉曼光谱研究发现TiO2/CdS界面的光生电荷转移对CdS和TiO2拉曼响应均有增强效应.结合表面光电压谱研究发现表面包覆层的厚度对TiO2/CdS界面光生电荷转移有显著的影响.表面CdS包覆层厚度对拉曼和表面光伏响应影响的研究表明电子在CdS包覆层中的电子扩散距离在30～60 nm.

关键词： TiO2纳米线 TiO2@CdS 拉曼表面光电压谱(SPS)

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LED用图形化蓝宝石衬底的干法刻蚀工艺

微纳电子技术 2014年第8期51卷 536-541页

作者：刘建哲杨新鹏彭艳亮曾建飞潘安练金良荣湖南大学物理与微电子科学学院长沙410082 浙江东晶博蓝特光电有限公司浙江金华321017

近年来,图形化蓝宝石衬底(PSS)作为GaN基LED外延衬底材料被广泛应用。采用感应耦合等离子体(ICP)技术对涂覆有光刻胶阵列图案的蓝宝石衬底进行刻蚀。通过研究及优化不同ICP刻蚀工艺参数对刻蚀速率和选择比的影响,分别成功制备出蒙古包... 详细信息

近年来,图形化蓝宝石衬底(PSS)作为GaN基LED外延衬底材料被广泛应用。采用感应耦合等离子体(ICP)技术对涂覆有光刻胶阵列图案的蓝宝石衬底进行刻蚀。通过研究及优化不同ICP刻蚀工艺参数对刻蚀速率和选择比的影响,分别成功制备出蒙古包形和圆锥形图形化蓝宝石衬底片,并在其表面完成InGaN/GaN多量子阱外延及芯片工艺。借助光致发光和电致发光等手段测试其LED器件的光电学性能。实验结果发现圆锥形的图形化蓝宝石衬底拥有更强的光功率和更窄的半峰宽,说明这种形貌的衬底在GaN外延时有效减少了晶格失配造成的缺陷,提高了晶体质量,从而更有效地增加LED出光效率。

关键词：图形化蓝宝石衬底(PSS) 干法刻蚀刻蚀速率刻蚀选择比发光二极管(LED) GaN外延层光致发光(PL) 电致发光(EL)

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基于硫化镉-黑磷范德华异质结的超高响应光电二极管

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Science China Materials 2020年第8期63卷 1570-1578页

作者： Muhammad Zubair 朱晨光孙兴霞刘华伟郑弼元易佳丽朱小莉李东潘安练 Key Laboratory for Micro-Nano Physics and Technology of Hunan Province State Key Laboratory of Chemo/Biosensing and ChemometricsCollege of Materials Science and EngineeringHunan UniversityChangsha 410082China

近年来二维材料因其超薄的厚度及新颖的电、光及光电特性受到了广泛关注.此外,二维材料表面无悬挂键,这使得其可以直接通过范德华力相互结合形成范德华异质结,为构建具有优异性能的新型器件提供了新的机遇.本文采用范德华集成方法将n型... 详细信息

近年来二维材料因其超薄的厚度及新颖的电、光及光电特性受到了广泛关注.此外,二维材料表面无悬挂键,这使得其可以直接通过范德华力相互结合形成范德华异质结,为构建具有优异性能的新型器件提供了新的机遇.本文采用范德华集成方法将n型硫化镉和p型黑磷垂直堆垛起来构筑了p-n结二极管.输运特性测试表明,该p-n结器件表现出高的整流比(8×103)和低的理想因子(1.5).同时,在光照下器件表现出超高的光响应度和比探测率,分别可达9.2×105A W-1和3.2×1013Jones,与目前所报道的二维异质结光电探测的最高水平相当.当器件工作于自驱动探测模式时,仍表现出极好的光探测性能,光响应度和响应速度分别可达0.27 A W-1和~10 ms.所制备的硫化镉/黑磷异质结器件将会在新一代纳米电子、光电子器件中扮演重要角色.

关键词： CdS/BP van der Waals heterojunction type tunable electrical properties photovoltaic self-driven photodetector

光驱动二维水平同质p-n结及其在光电互联电路中的应用

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Science Bulletin 2020年第4期65卷 293-299页

作者：李东朱晨光刘华伟孙兴霞郑弼元刘莹刘勇王兴旺朱小莉王笑潘安练 Key Laboratory for Micro-Nano Physics and Technology of Hunan Province State Key Laboratory of Chemo/Biosensing and ChemometricsCollege of Materials Science and EngineeringHunan UniversityChangsha 410082China

实现以光作为输入来控制器件行为的光驱动器件是现代光电互联电路研究的重点之一.本文基于二维材料体系,创新性地利用光栅极代替普通场效应晶体管中的栅极,利用光代替栅极电压作为输入,用以驱动器件从电阻状态转变为p-n二极管状态.在所... 详细信息

实现以光作为输入来控制器件行为的光驱动器件是现代光电互联电路研究的重点之一.本文基于二维材料体系,创新性地利用光栅极代替普通场效应晶体管中的栅极,利用光代替栅极电压作为输入,用以驱动器件从电阻状态转变为p-n二极管状态.在所制备的黑磷半光栅晶体管中,当无光照引入时,器件在电阻状态下工作,不具有整流;当引入光照后,由于半光栅极所产生的光生栅压效应,沟道层被定义于p-n二极管状态,表现出明显的整流行为和光伏特性.当撤掉光时,沟道层由二极管状态恢复至电阻状态,也进一步说明p-n结的形成依赖于光照的引入.也就是说,半光栅晶体管既可以利用光来形成p-n结,同时又可以把光转换为电,体现出"一体式"特点.该光控p-n结将会在新一代光电互联电路中找到一些新奇的应用.

关键词： Two-dimensional materials Light-triggered device p-n diodes Opto-electrical interconnection circuits

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锥状TiO_2纳米带制备及光电性质研究

材料导报 2015年第2期29卷 1-5页

作者：张清林王小件王黎明樊超夏明霞潘安练湖南大学物理与微电子科学学院微纳结构物理与应用技术湖南省重点实验室长沙410082 长沙师范学院电子信息工程系长沙410010

采用化学气相沉积法,利用金属钛片为钛源,在金属Pd颗粒的催化下原位生长了锥状TiO2纳米带。扫描电镜（SEM）、XRD和透射电镜（TEM）表征结果表明所制备的锥状TiO2纳米带长度为数十微米,接近基底的底端宽度为1-4μm,顶端形成几十纳米的尖... 详细信息

采用化学气相沉积法,利用金属钛片为钛源,在金属Pd颗粒的催化下原位生长了锥状TiO2纳米带。扫描电镜（SEM）、XRD和透射电镜（TEM）表征结果表明所制备的锥状TiO2纳米带长度为数十微米,接近基底的底端宽度为1-4μm,顶端形成几十纳米的尖端;此纳米带晶型为金红石结构;锥状TiO2纳米带生长方向是长度方向为[110],横向是[001]方向。对比实验验证了金属Pd颗粒对锥状TiO2纳米带的生长初期起着重要的作用。笔者认为纳米带生长的初期由VLS生长机制决定,而固态Ti原子的扩散对锥状纳米带的形成起着重要的作用。单根TiO2纳米带不同位置的微区拉曼谱均有442cm^-1、604cm^-1两个响应带,分别对应着TiO2金红石相Eg和A1g的拉曼活跃模式。表面光电压谱的研究发现锥状TiO2纳米带具有良好的光电特性,在光催化、光电器件等领域具有潜在应用前景。

关键词：锥状TiO2 纳米带化学气相沉积表面光电压微区拉曼

非晶态硼掺杂石墨相氮化碳量子点:近90%高荧光量子产率及高灵敏检测Fe^(2+)/Cd^(2+)

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Science China Materials 2021年第12期64卷 3037-3050页

作者：李波张静骆子煜段鑫沛黄维清胡望宇潘安练廖蕾江浪黄桂芳 College of Physics and Electronics and College of Materials Science and Engineering Hunan UniversityChangsha 410082China Institute of Chemistry Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China Key Laboratory for Micro/Nano Optoelectronic Devices of Ministry of Education&Hunan Provincial Key Laboratory of Low-Dimensional Structural Physics and Devices College of Physics and ElectronicsHunan UniversityChangsha 410082China

石墨相氮化碳量子点(CNQDs)作为一种具有吸引力的光致发光(PL)材料,在荧光成像和重金属离子检测方面具有巨大的潜力.然而,晶态CNQDs的商业化应用仍被其低荧光量子产率、自猝灭和激发波长依赖行为所限制.我们提出利用硼掺杂和CNQDs非晶... 详细信息

石墨相氮化碳量子点(CNQDs)作为一种具有吸引力的光致发光(PL)材料,在荧光成像和重金属离子检测方面具有巨大的潜力.然而,晶态CNQDs的商业化应用仍被其低荧光量子产率、自猝灭和激发波长依赖行为所限制.我们提出利用硼掺杂和CNQDs非晶化的协同策略——通过水热和自上而下的超声剥离方法制备非晶态硼掺杂CNQDs(B-CNQDs)——以解决以上三个问题.结构无序赋予了非晶态B-CNQDs大范围pH下优越的弹性应变性能,从而可以有效促进电荷传输,减少激子猝灭.同时,通过形成均匀的硼掺杂表面态,可以巧妙地调节CNQDs的电子结构和荧光发射特性,实现无激发波长依赖行为.结果表明,非晶态B-CNQDs具有优异的荧光稳定性(2年后无明显衰减),且具有87.4%的高量子产率,是非常有前途的荧光材料.在紫外光激发下,B-CNQDs在商业用纸上可以显示出特定图形的亮蓝色荧光.此外,B-CNQDs对Fe^(2+)和Cd^(2+)在ppb检测范围内具有高度的选择性和灵敏度.本工作可为开发具有高稳定性和高量子产率的非晶态碳基荧光材料用于光电器件和传感器提供实验基础和有益启示.

关键词：商业化应用石墨相氮化碳荧光材料硼掺杂紫外光激发量子点荧光成像协同策略