《柔性等離激元對二維層狀半導體光電性能的調控研究》是依託南京理工大學，由高麗擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：柔性等離激元對二維層狀半導體光電性能的調控研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：高麗
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以二硫化鉬為代表的二維過渡金屬硫族化合物具有在可見光波段的直接電子帶隙，高遷移率，能帶可調控等特點，是新一代微電子和光電子技術發展的重點。等離激元結構由於能在納米尺度增強電場而成為調控納米材料發光性質最有效的手段之一。理論預測等離激元結構的形狀，大小，間距和環境介電常數都可以對過渡金屬硫族化合物發光產生調控，但目前還缺乏連續實時調控發光效率的方法。申請人發展了製備大面積、柔性、可調控等離激元結構的相關技術，可以套用於二硫化鉬光電器件，不僅可以在無應變載入下增強其發光效率，還可以在連續應變載入下，通過調控等離激元的諧振性質而連續實時的增強或減弱二硫化鉬的發光性能。這將對真正套用大面積連續可調的二硫化鉬光電器件打下基礎。本項目將從製備器件，光學表征，力學和光學理論計算幾個方面實現對過渡金屬硫族化合物發光性質的增強和調控
結題摘要
課題負責人針對柔性光子器件所存在的四個難題展開了研究，這包括（1）納米結構製備方法局限在電子束曝光或者聚焦離子束刻蝕等耗時昂貴的設備，無法低成本製備大面積有用的器件面積，（2）光子器件通常只能製備在剛性襯底或者可彎曲的塑膠襯底，而無法實現柔性可延展的性質並對光學性質產生調控，（3）基於光子感測的套用較難，數據檢測通常需要精密光譜儀的套用且只能在器件上完成測量而無法在人體上集成套用，（4）傳統納米光學結構設計需要仿真并迭代最佳化複雜結構參數達到理想光譜，通常需要耗費大量時間和計算資源。本項目主要展開的研究內容和成果包括（1）首先創新性的通過納米軟壓印和納米轉移等方法，大面積，低成本的製備柔性可拉伸等離激元器件，實現了其等離激元諧振性能的大範圍可調控性及簡易感測套用，代表性工作包括採用鎂金屬作為等離激元材料，通過與水發生可控化學反應而實現可調控等離激元器件，並套用於環境濕度感測和皮膚汗液流失的可穿戴器件，（2）對二維材料在柔性器件的套用進行了調研，對石墨烯異質結光電器件和二維半導體材料柔性器件近年來的工作進行了高水平的論文綜述，（3）提出了人工神經網路的深度學習方法首先對等離激元感測器件進行了正向模擬，並實現了物理結構色的高效逆向設計，解決了納米光學器件領域在計算和設計上耗時低效的問題。在課題執行期間，課題組共發表了Advanced Materials兩篇，Small一篇，Nano Research一篇，Optical Materials Express一篇。課題負責人還基於前期高靈敏度皮膚液晶溫度感測器件的工作，成功申請和授權兩項國家專利，並申請二維材料器件專利一項。這一系列基於等離激元和液晶材料光學感測的柔性器件論文和專利成果不僅推動納米光學研究的功能性和實用化，也進一步縮小了基礎科研與技術套用之間的差距。
