《二氧化釩/石墨烯界面電子態的相變調控》是依託中國科學技術大學，由鄒崇文擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：二氧化釩/石墨烯界面電子態的相變調控
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄒崇文
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
石墨烯材料作為有著廣泛光電器件套用前景的二維碳材料，一直是人們研究的熱點。然而目前製作純粹的石墨烯基光電器件存在的最大困難在於缺乏穩定有效的p型摻雜手段。最近實驗研究表明通過在石墨烯表面沉積具有大功函式的氧化物薄膜來轉移石墨烯內電子，能夠實現石墨烯內空穴的積累，達到p型摻雜的目的。本課題旨在引入具有典型金屬絕緣體相變特徵的二氧化釩作為調節石墨烯表面電荷的氧化物薄膜來實現其p型摻雜，同時深入研究其界面的相互作用。我們將利用角分辨光電子能譜原位研究在跨越二氧化釩相變溫區二氧化釩的相變對石墨烯摻雜的微觀調控過程,利用高精度電學測量研究界面處石墨烯面內共振等離激元局域電場對二氧化釩相變在納米尺度上的觸發調製作用。本課題的開展不僅能夠深入揭示二氧化釩/石墨烯界面的電子結構和電子態以及電子和等離激元之間的相互作用機理，而且在石墨烯的p型摻雜和二氧化釩作為能源材料的套用方面有著理論上的指導意義。
結題摘要
本項目主要圍繞二氧化釩(VO2)材料的相變調控方法以及相變機理的探索展開深入研究。利用分子束外延技術，在石墨烯和層狀雲母上外延生長VO2外延薄膜，並通過機械剝離得到了自支撐的柔性VO2晶態薄膜。同時項目關注界面電場對VO2薄膜相變的調控，利用離子液作為柵電極來構築場效應電晶體結構，通過施加外加偏壓在室溫下實現了VO2的相變調控。同時結合原位同步輻射譜學和衍射技術，對界面電場在相變調製過程中的作用進行了原位研究。另外在在基於高質量的外延二氧化釩薄膜製備基礎上，我們通過利用金屬吸附驅動酸溶液的質子摻雜進入VO2材料實現溫和條件下極低成本的材料加氫，發明了“點鐵成氫”摻雜調控相變技術。同時理論計算給出了該現象背後的電子-質子協同摻雜機理。另外結合固態電解質在室溫下外加偏壓實現了VO2薄膜的多態相變過程，並據此製作了基於VO2材料的超高性能智慧型窗。在本課題中，我們在VO2的相變調控方法和調控機制研究方面得到了很多新穎而重要的結果，並被國內外相關領域的研究人員廣泛套用。這些研究結果不僅豐富了VO2相變調控手段和相應的相變研究理論，而且有望實現高性能的VO2相變器件，進一步推動其在光電器件和節能材料方面的套用。
