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        1. 程綱教授課題組在Nano Energy上發表摩擦納米發電表面離子柵光電器件的系列研究成果

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          表面離子調控技術的結構示意圖和工作原理示意圖

          我校特種功能材料教育部重點實驗室程綱教授課題組一直從事自驅動光電納米器件方面的研究,最近在基於摩擦納米發電機的表面離子柵調控方面取得瞭系列研究進展,相關成果分別於2019年4月7日和2019年5月10日在納米和能源領域的頂級期刊Nano Energy(IF=13.120)上發表。

          通過柵極電壓調控載流子傳輸特性是發展電子和光電器件的重要策略。傳統的柵極調控技術通常應用於固體/半導體或液體/半導體界面,但對於許多實際應用中,半導體材料直接暴露於氣態氣氛中,傳統的調控技術不能有效地利用氣體離子來調控半導體載流子傳輸特性。因此,開發氣體/半導體界面中的新型柵極調制技術在發展新型高性能光電器件方面具有重要意義。

          最近,程綱教授課題組基於摩擦納米發電機驅動的氣體放電現象,發展瞭一種“表面離子柵”調控技術,使放電過程中產生的氣體離子吸附在半導體表面作為浮動柵極來調控半導體的光電傳輸特性。研究表明,該技術可以應用在一維納米線、二維單層薄膜等多種半導體體系的調控中,並發展瞭多種新型的光電器件,展現出廣闊的應用前景。

          表面離子柵調控技術可以有效調控一維半導體光電器件的肖特基勢壘高度和電學傳輸特性,使ZnO納米線肖特基勢壘紫外光檢測的恢復時間從87 s降低到0.3 s,成為在空氣、氧氣、氮氣等不同的環境中實現高靈敏、快速紫外光檢測的普適方法。這為研究表面態產生和弛豫的動態過程、發展高性能光電納米器件提供瞭新的研究思路和技術手段。該工作“The high-speed ultraviolet photodetector of ZnO nanowire Schottky barrier based on the triboelectric-nanogenerator-powered surface-ionic-gate”在國際著名刊物Nano Energy(2019, 60, 680-688)上發表。博士生楊鋒是論文的第一作者,程綱教授和杜祖亮教授是論文的共同通訊作者。

          網址鏈接: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.04.015

          另外,程綱課題組研究瞭表面離子柵調控技術在二維半導體光電器件方面的應用,發展瞭單層MoS2的新型晶體管和光電探測器,獲得104的電流開關比,並使光電流的恢復時間從6.64 s降低到74 ms。該技術可以實時、原位地調控二維材料的電傳輸特性和表面能帶結構,這為發展新型二維電子和光電器件提供瞭新的思路。該工作“The Novel Transistor and Photodetector of Monolayer MoS2 Based on Surface-Ionic-Gate Modulation Powered by a Triboelectric Nanogenerator”在國際著名刊物Nano Energy(2019, 62, 38-45)上發表。博士生趙磊是論文的第一作者,程綱教授和杜祖亮教授是論文的共同通訊作者。

          網址鏈接: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.05.012

          以上研究工作受到國傢自然科學基金委優秀青年科學基金、教育部創新團隊、河南大學傑出青年培育基金、河南大學特區人才支持計劃等經費的資助。