《利用球差校正透射電鏡表征磷烯的原子和電子結構》是依託浙江大學，由金傳洪擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：利用球差校正透射電鏡表征磷烯的原子和電子結構
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：金傳洪
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
原子尺度的結構-性能關聯表征是二維原子晶體研究中的重要基礎之一。本項目立項針對磷烯這一新型二維半導體材料，擬採用球差校正電鏡成像 和電子能量損失譜在內的多種顯微表征技術，確定層厚和層內起伏，完成本徵結構原子分辨表征。研究結構缺陷和摻雜對磷烯局域原子結構的影響，及其穩定性研究。利用動量分辨高能量分辨電子能量損失譜研究材料的各向異性對其電子結構的影響，研究結構缺陷和摻雜對磷烯性能的調製。基於離子和電子束輻照結構加工方法製備磷烯的新結構-納米帶等及其邊緣結構調控。目前課題組在單層磷烯的製備和拉曼表征上已取得重要前期進展，在石墨烯、六方氮化硼和二硫化鉬的原子分辨結構和電子結構表征方向具有很好的工作基礎，所在的浙江大學電鏡中心已引進兩台本項目開展所需的球差校正電鏡。我們希望通過四年時間的努力，在磷烯的原子尺度表征方向上取得一系列重要的原創性成果，發表影響因子大於7以上的論文10篇以上。
結題摘要
本項目（經費號51472215）主要是基於先進電子顯微表征手段，以原子層厚層狀黑磷材料（磷烯）作為重點，研究其原子和電子結構。重點目標是磷烯的缺陷表征、缺陷的擴散和穩定性、磷烯的帶隙及電子結構的各向異性、以及磷烯基新型結構如納米帶、原子線的精確可控構築等。取得的主要研究成果有： 1. 發展了一套基於乾法剝離+可控電子束輻照+原位加熱的方法，實現了黑磷材料的層數可控、表面乾淨電鏡樣品的製備，雖然還存在一定的問題（主要是輻照損傷的機理和可控，後續詳細展開），這使得原子分辨結構表征、結構調控等成為可能。 2. 以單層和薄層磷烯作為模型體系，發現空位是其中最常見、最重要的結構缺陷。利用原位高分辨成像手段，研究了空位、空位團簇(cluster)和線空位（各項異性缺陷）的形成、擴散和遷移，定量確定出空位的形成能、遷移勢壘等。進一步通過和理論計算小組合作，揭示了空位缺陷對磷烯的電子結構和性能的影響和調製。 3. 利用電子束輻照原子尺度精確加工，構築基於磷烯的新結構，如一維磷原子鏈、磷納米帶。 4. 發展了一套基於電子衍射、TEM和角度分辨輸運特性聯動表征的方法，確定無疑地揭示出層狀黑磷材料結構各項異性對其拉曼光譜、電學輸運的決定性影響。 5. 本項目共發表標註了項目基金號(51472215)論文26篇，其中影響因子大於7的論文16篇，其中包括Nature Communications 2篇，Nano Letters 3篇， Advanced Materials 3篇，Advanced Functional Materials 1篇, Nano Research 3篇 , App. Phys. Lett. 1篇等，截至2018年底總引用856次。其中一篇論文入選2015年度中國百篇最具影響國際學術論文。課題負責人入選2018年Clarivate Analytics全球高被引學者（交叉領域）。項目執行期內共培養畢業博士5名，碩士2名，其中洪金華、盧旺林分別獲得2015年度國家博士生、碩士生獎學金，費震的碩士論文《二維材料的定量電子衍射及電子顯微鏡中的自動化數據處理》獲得2017年浙江省優秀碩士論文在項目組全體成員的共同努力下，順利完成了項目的預期目標。
