学术背景 随着信息时代的到来，集成电路（Integrated Circuits, ICs）成为了推动技术进步的核心力量。然而，传统的集成光子学平台（如硅、氮化硅等）在材料特性上存在诸多限制，例如硅的间接带隙限制了其在激光应用中的使用，而硅在近红外波段的强双光子吸收也限制了其在非线性光学应用中的表现。为了克服这些限制，研究人员开始探索将具有优异光学特性的二维材料（2D Materials）集成到光子芯片上。二维材料，如石墨烯（Graphene）、过渡金属二硫化物（Transition Metal Dichalcogenides, TMDCs）、黑磷（Black Phosphorus, BP）等，展现出超高的载流子迁移率、宽带光学响应、层依赖的可调带隙等特性，为下一代光子集成电路（Photoni...

背景介绍 二维材料（2D materials）因其独特的物理化学性质，在纳米电子学、光电子学等领域展现出巨大的应用潜力。然而，这些材料在纳米尺度上的结构扰动（structural perturbations）对其性能有着重要影响。传统的表征方法如拉曼光谱（Raman spectroscopy）虽然能够提供材料的结构信息，但其空间分辨率通常受到衍射极限的限制，难以在纳米尺度上精确探测结构变化。为了解决这一问题，研究者们开始探索将机器学习（machine learning, ML）与光谱技术结合，以提高空间分辨率并揭示纳米尺度的结构扰动。 本研究由来自Hanyang University、Sungkyunkwan University、Korea Advanced Institute of Sc...

学术背景 立方氮化硼（C-BN）是一种超宽带隙半导体材料，具有极高的热导率、低介电常数和高击穿电场，因此在高温、高功率电子器件中具有广泛的应用前景。然而，C-BN的合成仍然面临诸多挑战，尤其是如何在大尺寸基底上实现高质量的单晶C-BN薄膜的生长。金刚石由于其与C-BN的晶格失配较小（1.36%），被认为是C-BN外延生长的理想基底。尽管如此，C-BN/金刚石异质结构的合成仍然处于早期发展阶段，尤其是在如何减少缺陷密度和提高薄膜质量方面，仍然存在许多未解之谜。 本研究旨在通过电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积（ECR PECVD）技术，在硼掺杂的金刚石基底上生长C-BN薄膜，并通过透射电子显微镜（TEM）和电子能量损失谱（EELS）等手段，详细分析薄膜的形貌特征、缺陷类型以及化学键合状态。研...

随着全球对能源效率和环境可持续性的关注日益增加，发光二极管（LED）技术已成为照明和显示领域的主流选择。然而，尽管传统LED技术在能效和性能上取得了显著进步，但其制造过程中对稀有材料的依赖以及对环境的影响仍然是一个不可忽视的问题。近年来，钙钛矿发光二极管（PeLEDs）因其轻量化设计、灵活性和宽色域等优势，逐渐成为下一代照明和显示技术的热门候选。然而，尽管PeLEDs在技术上取得了快速进展，其环境和经济影响的全面评估仍然缺乏，这对其未来的商业化至关重要。 本研究旨在从生命周期角度评估18种代表性PeLEDs的环境和经济性能，以确定可持续PeLEDs发展的有效工业技术路径。研究不仅关注技术性能，还深入分析了PeLEDs在整个生命周期中的环境影响，特别是铅（Pb）在PeLEDs中的毒性贡献，并提...

碳氮化物（Carbon Nitride, CN）作为一种二维n型半导体材料，因其优异的光催化活性和稳定性，在光驱动能量转换和环境应用中展现出巨大潜力。然而，尽管CN在光催化领域表现出色，其在光电子器件中的应用却受到限制，尤其是在硅（Si）基光电子器件中。主要原因在于缺乏能够大规模制备高质量、均匀且可加工的CN薄膜的合成方法。现有的合成方法，如纳米片分散涂层、液-固界面合成、高温退火等，虽然在一定程度上实现了CN薄膜的制备，但在晶圆级均匀性、表面粗糙度以及与硅的界面结合强度等方面仍存在不足。这些问题导致CN与硅的异质界面存在大量缺陷，阻碍了载流子的传输，进而限制了器件性能的提升。 为了解决这些问题，研究人员提出了一种新型的合成方法，通过两步化学气相沉积（CVD）和氢气氛退火工艺，成功在硅上制备...