一、项目名称功能纳米颗粒与微纳结构阵列的制备及其器件性能研究.doc

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1、一、项目名称功能纳米颗粒与微/纳结构阵列的制备及其器件性能研究二、项目简介功能纳米颗粒与微/纳结构阵列是下一代器件的重要基础。实现纳米结构器件优异功能特性，存在的主要瓶颈是：在纳米单元层次上，要设计制备出结构独特的纳米颗粒，实现所需要的优异功能特性；在纳米单元所构成的微/纳结构阵列层次上，要实现结构的按需构筑；在器件性能上，要解决高效能与稳定性之间的矛盾问题。针对上述难题，本项目以典型的氧化物半导体为主要材料体系，从纳米单元与阵列两个层次以及器件性能方面开展工作，着重围绕缺陷控制、界面结合、结构耦合三个关键科学问题进行了深入系统的研究。在独特结构纳米颗粒的可控制备方法、

2、任意指定衬底上微/纳结构阵列及其器件的构筑原理与新的优异光电特性的实现等方面，取得了一系列国际上有重要影响的创新性成果，主要有以下三点：一、发展了基于极端非平衡途径的纳米颗粒制备方法，实现了高浓度间隙缺陷的可控引入。发展了基于活性金属靶的液相激光烧蚀方法，提出了模板－弱酸选择侵蚀的策略，获得了高浓度间隙缺陷的氧化物纳米颗粒；首次在ZnO中实现了强且稳定的光致蓝色发光，揭示了间隙锌缺陷态的发光机制，澄清了多年来常规ZnO蓝色发光很弱的物理起因，并被同行作为蓝色发光点，设计和实现了量子点白光LED。二、发明了基于有机模板无损转移的微/纳结构阵列构筑方法，实现了在任意指定衬底

3、上阵列与器件的按需构筑。调控有机胶体与衬底间的界面特性，揭示了界面结合机制，实现了以溶液为介质的有机胶体模板可转移特性，解决了模板制作与器件衬底的相容性以及结构多样性问题；进而发展了基于模板的溶液浇注策略、电化学生长技术等，实现了在任意指定衬底(平表面或弯曲粗糙等)上微/纳结构阵列的原位构筑，为在任意功能性衬底上按需构筑纳米器件提供了高效而又简便的实现途径，被国际同行认为是“高效而又简便的有序纳米结构阵列构筑方法”。三、提出了微/纳结构融合的器件设计理念，发现并揭示了阵列的结构增强功能特性及构效关系。设计、制备了由氧化物纳米片构造而成的微/纳结构阵列组装体，实现了光吸收

4、效率的显著增强，为新型光子器件的设计提供了新思路；发明了光透射截止带与入射角无关的微/纳结构单层空心球阵列光子晶体器件，为克服常规光子晶体与入射角相关的光透射截止带的难题提供了新途经；结合硅基MEMS芯片，设计了网格状微/纳结构有序孔阵列气敏薄膜与器件，突破了传统薄膜灵敏度低响应慢和常见纳米薄膜稳定性差等技术极限，同时实现了秒量级响应速率、ppb量级灵敏度及高稳定性与低功耗，并在国防、公共安全等领域得到应用。上述工作不仅为新型纳米器件的设计研制提供了依据与材料基础，而且为纳米颗粒与微/纳结构阵列的基础理论研究开辟了新途径。8篇代表性论文(在影响因子大于10的刊物上有7篇

5、)他引SCI他引2076次，最高单篇SCI他引811次；4篇论文入选近十年ESI高引论文，1篇入选“中国百篇最具影响优秀国际学术论文”，受邀撰写出版英文专著(CRC出版社)1部。部分成果获得了安徽省科学技术奖一等奖。一、客观评价(1)、关于极端非平衡途径的纳米颗粒制备方法，实现了高浓度间隙缺陷的可控引入，在ZnO中实现了强且稳定的光致蓝色发光特性、提出并证实了间隙锌缺陷态发光机制的工作，在Adv.Funct.Mater.2010,20,561(代表性论文1)上发表以来，已被SCI他引811次，得到许多正面评价与引用，例如：Gislason等，在ProgressinMat

6、erialsScience2017，90，45一文中介绍了我们的工作，“一种非平衡方法，液相激光烧蚀技术，实现间隙Zn缺陷的ZnO纳米颗粒的合成，该纳米颗粒展示了很强的蓝色发光”。MajaŠćepanović等,在J.Appl.Phys.,2011,109,034313一文中，大篇幅引为讨论依据，并提到，“曾等已经提出的机制，能解释本研究中的ZnO样品的光致发光实验现象…”.；英国Queen'sUniversity的SeshaVempati教授在ZnO纳米片的蓝-白荧光研究论文(NanoscaleResearchLetters2012,7,470)中，提到：“曾等人为将

7、415nm和440-455nm的ZnO的光致发光归结于间隙锌，给出了很好的依据(goodground)….”；韩国ChonbukNationalUniversity的HyungShikShin教授等，在JournalofLuminescence,2013,134,160一文中，提到，“曾等人发现，紫色与蓝色发光，分别归结于从间隙锌缺陷态及其拓展态向价带的跃迁。他们也提出了黄色发光是由于间隙锌缺陷态向深能级缺陷态的跃迁”；ChunxiangXu等，在研究ZnO量子点的论文[J.Appl.Phys.2012,111,083521]中，认为“曾