石墨烯-二维聚合物复合材料光电性质研究

In this project, we will systematically investigate the chemical and photoelectrical properties of the graphene-2D polymer composites from the design of building blocks to elucidate the inherent relationship between the photoelectric properties and topology of two-dimensional (2D) polymers. Using these two-dimensional hybrid composites as active materials, phototransistors will be fabricated, the relationship of photoresponsivity, detectivity, response time etc with the structure and properties of 2D polymers and the interaction between the 2D polymer and graphene will be explored in order to develop a feasible strategy for the design of such hybrid 2D materials with high photoelectric performance and improved compatibility with printed and flexible electronics.

本项目拟在已有研究基础上将石墨烯与二维聚合物复合，结合二者各自优势，用于高性能、柔性光检测器件的制备及性能研究。以光电功能为导向,从单体结构的设计出发，对不同结构单体形成的二维聚合物的能带结构和集光特性进行优化；通过表界面合成制备石墨烯-二维聚合物的复合结构，结合电化学循环伏安、紫外光电子能谱、DFT理论计算等研究石墨烯-二维聚合物复合材料的能带结构与相互作用；开展石墨烯-二维聚合物复合材料光检测器件的设计、制备与性能表征，研究复合材料光响应性能与能带结构的关系；优化器件界面结构和能级匹配，提高光检测器性能。实验与理论相结合研究石墨烯-二维聚合物复合材料的结构和光电性能，揭示石墨烯-二维聚合物复合材料光电性质与单体结构以及二维聚合物拓扑结构之间的内在联系，发展功能导向的石墨烯-二维聚合物复合材料的设计和可控制备新方法。

本项目以光电功能为导向，从单体结构的设计出发，采用不同方法设计合成了多种具有不同吸收光谱的二维聚合物薄膜，并通过表界面合成、LB膜垂直和平行转移等方法将其与石墨烯、MoS2复合，结合不同二维材料的优势，用于光检测器件的制备及性能研究。项目结合电化学循环伏安、紫外可见光谱、X射线光电子能谱、DFT理论计算等研究了二维聚合物与石墨烯和MoS2的相互作用。并通过改变单体结构优化二维聚合物的吸收光谱和器件界面结构和能级匹配，提高了光检测器的性能，并将MoS2光检测器的响应范围扩展到近红外光区。项目通过实验与理论相结合研究了二维聚合物复合材料的结构和光电性能，揭示了二维聚合物复合材料光电性质与单体结构之间的内在联系，获得了多种具有优良光检测性能的二维聚合物复合材料。