基于单根TaON纳米带的光晶体管与紫外到近红外响应

用Ta₂O₅ 纳米带模板转化法控制合成TaON纳米带, 典型的纳米带长约0.5 cm, 横截面积40 nm×200 nm~ 400 nm×5600 nm。在SiO₂/Si基片上加工出TaON单根纳米带的场效应晶体管; 该晶体管的电子迁移率和开关比分别为9.53×10 ^-4cm ²/(V·s)和3.4, 在254~850 nm范围内显示良好的光响应。在405 nm (42 mW/cm ²)的光照下, 外加5.0 V的偏压时, 光响应为249 mA/W, 光开关比为11。因此, 该器件具有良好的光探测性, TaON纳米带可作为光电子器件的候选材料。另外, 实验还控制合成出Ta₂O₅@TaON纳米带, 并加工成单根纳米带的场效应晶体管, 虽然相同光照条件下的光响应弱于TaON 纳米带, 但仍算是一种好的光电材料。     

基于场效应晶体管原理制备二硫化钼光电探测器（英文）

过渡金属二硫属化物在电学、光学和机械电子领域展示了强大的应用潜力和价值.其中,二硫化钼作为场效应晶体管中绝缘栅极材料和沟道材料,得到了越来越多的关注.本文研究了基于场效应晶体管原理制备而成的多层二硫化钼光电探测器.通过光学显微镜和原子力显微镜表征了该器件的表面形貌,同时研究了该器件基于场效应晶体管的电学特性和作为光电探测器的光电特性.该器件中,二硫化钼的电子迁移率达到了80 cm2/(V·s),最高探测光电响应为5 A/W.该光电探测器的探测波长极广,并且在所有测试过程中器件稳定性优良.     

用于生物医学检测的二维晶体管传感器（英文）

精确、快速的生物医学检测对于更好的健康监测和及时的治疗具有十分重要的作用.因二维(2D)半导体材料具有高灵敏度、高比表面积以及一步电学信号读取等优势,通过将特定探针构筑在其表面,2D晶体管生物传感器具有巨大的优势.尽管研究者们构建出了各类2D晶体管传感器,但它们在单器件级别的性能和功能受到传感界面和晶体管结构设计的限制,且其商业化仍具有挑战.这里,我们概述了晶体管传感器面临的主要挑战,并探讨了应对这些挑战的晶体管传感器设计与开发思路.最后,强调了该类2D晶体管传感系统走向商业化需做出的改进.与其他电学传感器相关技术的发展历程类似,文中所阐述的观点也对生物电子学其他领域的发展具有一定的启示作用.     

具有自组装纳米结构的AIE光敏剂用于增强光动力治疗（英文）

基于具有聚集诱导发光(AIE)性质的2,3-双(4’-(二苯基)-[1,1’-联苯]-4-基]富甲腈(BDBF)分子,制备了三种纳米结构并用于图像引导光动力学治疗(PDT).普兰尼克F127可包封BDBF形成常见的球形纳米粒子(F127@BDBF NPs),该纳米粒子可发射红色荧光,荧光量子效率(FQY)为9.8%.此外, BDBF也可在水中自组装成纳米棒(BDBF NRs).与F127@BDBF NPs相比, BDBF NRs呈现出较强的橙色荧光,具有较高的荧光量子产率(23.3%),以及基本相同的单线态氧(1O2)产生能力.利用F127对BDBF NRs进行进一步修饰可得到BDBF@F127 NRs,该纳米粒子仍然保持了棒状形貌和较好的1O2产生能力.同时,与溶解态的BDBF相比,三种纳米结构的单线态氧产生效率增强.这些纳米结构在水溶液和生理条件下具有良好的稳定性.细胞的光毒性实验表明,三种纳米结构均能有效抑制肿瘤细胞增殖.因此,通过简单的自组装方法制备高荧光量子效率和较强单线态氧产生能力的纳米结构可作为一种有效的途径来增强光动力.     

一种基于压电堆栈的惯性纳米步进马达（英文）

为了搭建出结构简单、性能稳定的纳米步进马达,从而降低扫描探针显微镜系统搭建的复杂度,本文描述了一款新型的基于压电堆栈的惯性纳米步进马达.仅利用两组压电堆栈和一路锯齿波电压信号即可实现该马达的纳米级步进.其中,两组压电堆栈按照伸缩方向平行固定于基座上,绝缘导轨粘接固定于两组压电堆栈自由端的中间,利用4个氮化硅圆球和铍铜弹簧片将滑杆通过挤压方式固定于绝缘导轨内侧.通过给两组压电堆栈施加一路锯齿波电压信号,利用滑杆自身的惯性作用,即可控制绝缘导轨带动滑杆产生纳米级步进.实验结果表明,此款惯性纳米步进马达可以实现任意角度的纳米级精度位置微调和厘米级范围的粗调.此款纳米步进马达结构紧凑,工作性能稳定,非常适合于在精密光学系统和极端条件下的扫描探针显微镜系统中使用.     

基于玻璃毛细管制备用于生物检测的纳米孔（英文）

利用玻璃毛细管,发明了一种新型用于生物检测纳米孔的制备方法.实验表明,在玻璃毛细管内壁包埋石蜡层,通过加热玻璃微管的局部,可以拉制形成直径约50 nm的纳米孔.研究表明,制备玻璃纳米孔的关键步骤是控制吸附在内壁上的石蜡层的厚度,这直接影响纳米孔的直径.利用制备的纳米孔,我们已经成功地在实验中检测出生物分子,表明此种方法制作的玻璃纳米孔可以进行生物检测.通过这种方法可快速廉价地制作玻璃纳米孔,提供了一种替代硅技术制作纳米孔的技术.     

二维有机单晶p-n结用于双极晶体管（英文）

有机二维单晶半导体p-n结(pn-2DCOS)因其单晶性质和出色的双极性电荷传输特点,在有机逻辑电路领域具有巨大的应用潜力.然而,在p-n结中获得高度有序的单晶结构异常困难,因此关于pn-2DCOS的文献报道很少.本文基于简单滴注法和有效的二次转移技术成功得到基于C8-BTBT (p型)和TF T-CN (n型)的pn-2DCOS器件.这种具有几个分子层厚度的超薄pn-2DCOS的高性能双极场效应晶体管具有良好的平衡双极电荷传输性质,空穴迁移率高达0.43 cm^2V^-1s^-1,电子迁移率高达0.11 cm^2V^-1s^-1.这项工作为研究有机p-n结的固有特性提供了有效方法,并可为实现高性能有机互补电路提供借鉴.     

福建物构所近红外宽光谱响应的光激励稀土纳米荧光标记研究取得新进展

<正>福建物构所中科院功能纳米结构与组装重点实验室陈学元团队在中科院战略性先导科技专项、中科院创新国际团队以及郑伟副研究员主持的国家自然科学基金面上基金、中科院青促会和海西院春苗计划等项目支持下,发展一种独特     

一种有效提升石墨烯晶体管迁移率的加工方法（英文）

传统光刻工艺加工石墨烯沟道的方法中,石墨烯表面的光刻胶残留严重影响其电学特性,导致载流子迁移率大大降低.为了解决光刻胶残留的问题,采用聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate),PMMA)作为缓冲层,将石墨烯与光刻胶隔离,可以有效保护石墨烯表面,使石墨烯保持干净的表面.电学测量结果表明,与传统光刻方法相比该方法制备出的石墨烯场效应管的迁移率提升了5倍.此外,通过采用聚合物辅助的转移方法,可实现大面积石墨烯的转移.拉曼光谱数据表明,这种转移方法对石墨烯造成的沾污和破损非常微弱.该加工工艺不仅与CMOS工艺兼容,而且适用于各种基于石墨烯的微电子器件.     

用于低功率神经形态晶体管的金属氧化物半导体纳米纤维中阳离子比例的合理调整（英文）

宽带隙金属氧化物半导体(MOS)纳米纤维神经形态晶体管(NFNTs)可以潜在地用于构建低功耗的仿生人工电路.但文献中对于NFNTs所采用MOS的阳离子配比并没有给出详细的原因.在本研究中,我们首次系统地研究了用低成本静电纺丝技术结合纳米纤维转移工艺制备的氧化铟锌(InZnO)基NFNTs的阳离子比例.基于双阳离子InZnO纳米纤维的电驱动NFNTs可以大大简化实验过程.在In_xZn_1-xO的阳离子比(x=0.6,0.7,0.8,0.9)中,我们发现基于In_0.7Zn_0.3O的NFNTs表现出最低的兴奋性突触后电流,可以为低功耗操作和突触功能模拟提供电效益.MOS纳米纤维成分的合理调整可以为高性能低功耗NFNTs提供新的思路.     

高响应度、高选择性的单根Ag-SnO_2纳米带对丙酮的气敏特性研究

SnO_2基纳米带在气敏探测方面具有独特的优势而引起极大的研究兴趣。采用热蒸发法制备单晶SnO_2纳米带和Ag掺杂的SnO_2(Ag-SnO_2)纳米带,并用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDX)、X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线光电子谱(XPS)等对其成分、微结构等进行表征。同时研究了单根Ag掺杂SnO_2纳米带器件的气敏特性。结果表明,单根Ag-SnO_2纳米带对丙酮最佳工作温度为220℃,低于SnO_2纳米带器件的230℃。在最佳工作温度下单根Ag-SnO_2纳米带对1.00×10~(-4)的丙酮响应度达到7.6,是纯净器件2.3倍,其响应/恢复时间为6/7s,Ag-SnO_2纳米带器件对丙酮的理论探测极限为42.95×10-9。气敏特性的提升是由于Ag离子掺杂促进纳米带表面吸附氧离子与丙酮气体反应,导致器件对丙酮的响应和选择性提高。     

程序化饥饿与光动力协同癌症治疗研究（英文）

协同治疗是指将多种治疗方法联合在一起使用,从而显著增强治疗效果.然而,如何设计出理想的组合以最大限度地发挥协同效应仍是肿瘤治疗的一大挑战.在此,我们构建了一种由葡萄糖氧化酶修饰的上转换纳米制剂,用于程序化的肿瘤饥饿-光动力协同治疗研究.葡萄糖氧化酶催化氧化肿瘤内的葡萄糖并产生过氧化氢,该过程消耗葡萄糖和氧气,使得肿瘤细胞缺乏营养物质处于"饥饿"状态,导致细胞死亡.并且在980 nm的近红外光激发下,上转换纳米颗粒激发产生紫外可见光,将双氧水裂解成毒性更强的羟基自由基,进一步杀死肿瘤细胞.体外和体内实验均证实这种饥饿-光动力协同治疗明显优于任何单一治疗.本研究为设计程序可控的饥饿-光动力协同治疗提供了理论支撑.     

两种极限粒度的金刚石：从大尺寸单晶到纳米晶（英文）

作为具有各种极端特性的金刚石材料的两种晶态,宏观大尺寸块体单晶金刚石和微观纳米单晶金刚石均因其优异的性能,引发了研究者们的持续关注。近些年来,两类金刚石的制备方法不断得到改进,其性能改善的技术层出不穷,更多的应用领域已被开发或处于探索之中。两种尺度的单晶金刚石在性能上各有千秋,同时二者之间具有千丝万缕的联系,两种晶态对应的晶粒尺度之间可以发生可控的互相转化。可以将块体单晶金刚石的合成过程描述为纳米晶的聚集、自组装和定向附着生长,从而从纳米晶转化为英寸级大单晶形态。反之,亦可以通过表面纳米化的方法将大尺寸单晶转化为纳米晶。本文介绍了两种不同尺度单晶金刚石的制备方法、性能和应用,对块体单晶和纳米晶之间的相互转化方式进行了重点阐述,并对这两种尺度的金刚石晶体的粒度调控等研究方向进行了说明和展望。通过晶态转化和粒度调控,可以实现生长过程中对产物形貌和粒度的设计,从而制备出新的结构或功能材料,同时促进晶体生长理论的完善。     

自催化生长GaSb纳米线及其在高性能紫外-可见-近红外光电探测器中的应用（英文）

本文应用镓金属液滴作为催化剂,采用化学气相沉积方法自催化合成了单晶GaSb纳米线.研究表明该GaSb纳米线为典型的p型半导体,霍尔迁移率为>0.042 cm^2V^-1s^-1.硅基和柔性衬底上构筑的基于GaSb纳米线的光电探测器,具有良好的紫外-可见-近红外宽光谱探测性能.硅基器件对500 nm的可见光响应率可达3.86×10^3A W-1,探测率可达3.15×10^13Jones;柔性器件在保持相似光电性能的同时,具有极好的机械柔韧性和稳定性.本文有助于更好地揭示自催化生长的GaSb纳米线的性能,并为进一步设计基于GaSb纳米线的功能光电器件打下了实验基础.     

基于半导体纳米材料的偏振光发射:从材料到发光二极管（英文）

由于偏光片、彩色滤光片和液晶层等结构的损耗,基于背光源技术的液晶显示器的整体效率不足5%.自发射发光二极管(LED)不但具有巨大的市场潜力,而且能够满足未来显示的需求,迎来了巨大的发展机遇.更重要的是,由于避免了偏光片造成的光损失,偏振LED可以提高背景光利用效率.因此,亟需寻找有效的方法组装高质量的各向异性纳米材料薄膜,从而制备出具有高偏振度和高外量子效率的偏振LED.本文介绍了一些半导体纳米材料的光电特性及其在偏振LED中的潜在应用.综述了在偏振光发射领域从材料到薄膜,再到LED的研究进展;总结和比较了构建偏振光发射薄膜和LED的不同组装策略;最后,讨论了当前面临的挑战,并对偏振LED的潜在商业应用价值进行了展望.我们希望这篇综述能够对偏振LED当前研究进展进行有价值的总结,并对其未来发展激发一些新的、切实可行的想法.     

泪滴状铝纳米结构紫外-近红外宽带吸收体的制备

宽波段光吸收体在太阳能利用、光探测等领域具有重要的应用价值.本研究以带铝基的多孔氧化铝(AAO)膜为模板,采用真空电子束蒸镀技术,结合后续的高温退火、湿化学刻蚀和胶带剥离等处理过程,制备出了泪滴状铝纳米结构宽带吸收体,其吸收率在200～980 nm的波长范围内均高于93％,在紫外光谱区的吸收带宽大于文献中报道的单一金属...     

溶液法制备无铅双钙钛矿纳米片提升光响应和热稳定性（英文）

无铅双钙钛矿由于具有较好的稳定性和无毒的特点吸引了很多学者的目光,有希望成为下一代光伏和光电子材料.然而,目前其光电器件性能并不理想.我们报道了一个简单的溶液法用于制备无机双钙钛矿Cs₂Ag Bi Br₆和MA₂Ag Bi Br₆微米片.与传统的溶液旋涂法相比,这种方法得到的Cs₂Ag Bi Br₆和MA₂Ag Bi Br₆微米片具有很好的结晶性.将它们做成光电探测器后,其响应度达到了245 m A W^-1,比旋涂法制备的器件高出两个量级,且响应时间为145μs.热稳定性研究表明,将Cs₂AgBi Br₆器件在空气中加热到160°C再回到室温,其光电响应并没有受到影响.这些结果表明,溶液法制备无铅双钙钛矿具有更广阔的应用前景.     

基于单壁碳纳米管与镍基底的超声纳米焊接及场发射性能研究（英文）

超声纳米焊接技术被用来改善单壁碳纳米管(SWNTs)的场发射性能.利用电泳沉积的方法将SWNTs沉积在镍衬底上形成SWNT薄膜.将沉积有SWNT薄膜的样品进行超声纳米焊接.在高频超声能量和压紧力的共同作用下,金属镍首先发生软化,使得SWNTs很容易埋入镍中,从而两者形成了可靠的连接.扫描电子显微镜形貌图展示了SWNTs被嵌入了镍金属层中.作为稳定的发射极,焊接后的样品展现出了更加优异的场发射性能:较低的开启电压、较高的发射电流密度和更加稳定的发射电流.这主要是因为焊头表面的小突起更有利于SWNTs的端部翘起,小的接触电阻有助于电子发射的结果.大面积纳米焊接技术的使用可提高纳米焊接效率,加速大规模制备SWNT场致发射阴极.     

硅太阳能电池供能的有机电化学晶体管光电子器件（英文）

越来越多的研究将有机电化学晶体管(OECT)用于新颖的电学设备,然而这些设备天然需要两个仪器电源,不利于将其应用于对能源供应有严格要求的便携和可穿戴体系.本文通过将单晶硅太阳能电池组装到OECT的回路中并以光作为燃料,构建了自供能和光调控功能的有机光电化学晶体管(OPECT)光电子器件.以基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT:PSS)的耗尽型和增强型OECT为例,我们设计了不同的光寻址结构并系统地研究和比较了相应的特性.通过合适的光调制,我们实现了不同的器件行为,且这些器件表现出优异的性能.在应用层面,我们设计了光逻辑电路,其不同的特性可以通过相应的辐照度来调控;此外,我们展示了光控的OECT单极逆变器,并根据系统的能源供应和阻抗进行了优化.本工作代表着新型的OPECT光电子器件,合理地将其与柔性基底和太阳能电池组装有望应用于便携和可穿戴器件领域.