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通过光电效应介导的、无束缚超小型碳纤维电极的皮层内神经刺激
摘要： 目标：使用有线电激活探针进行神经刺激会损伤神经组织，且空间选择性差、长期稳定性不足。光电效应（将入射光转化为电势和热能）为无缆刺激方法提供了可能。我们提出一种新型刺激范式，利用光电效应刺激自由漂浮的超小直径（7-8微米）碳纤维探针周围的神经元。 方法：采用双光子显微镜激光诱导光刺激，通过计时电流法和计时电位法表征光刺激的电化学特性，利用罗丹明B荧光量化温度变化。 结果：光刺激产生局部阴极电位脉冲且漏电流极小。体外实验中刺激诱发的电压偏转（0.05-0.4V）与激光源功率（5-40mW）呈线性关系。电极邻近区域温升控制在2.5°C以内，表明该刺激方式不会引发热损伤。转基因GCaMP-3小鼠模型显示，刺激起始时局部神经元钙荧光增强证实了体内刺激有效性。相同条件下，光刺激激活的细胞比电刺激更靠近电极，显示更高空间精度。 结论：实验证实所提光电刺激方法能有效实现神经刺激。意义：光电刺激具有高精度且无需潜在破坏性导线，有望成为电刺激的理想替代方案。
关键词： GCaMP、电化学、神经调节、光伏效应、双光子显微镜、温度依赖性、荧光
更新于2025-09-23 15:23:52
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非中心对称体系中的位移电流局域光激发
摘要： 固体中的光电流是一种重要现象，具有包括太阳能电池在内的诸多应用。在传统光电导体中，光照产生的电子-空穴对通过外电场分离形成流向电极的电流。非中心对称体系中的位移电流与此传统光电流存在本质区别——既无需外电场驱动，更关键的是其动力源自布洛赫波函数固有的贝里相位。该效应类似于基态极化电流，但属于由光泵浦维持的非平衡稳态持续产生的直流电流。我们通过将Keldysh-Floquet形式体系应用于一维简单模型进行理论推导，证明局域光激发可诱导产生与激发区域位置、宽度及系统长度均无关的位移电流。这一特性与传统光电流形成鲜明对比（后者在样品中部局域激发时被抑制并向电极方向增强）。该发现揭示了位移电流的反常本质，将为设计高效固体光伏效应开辟新途径。
关键词： 非平衡格林函数方法、位移电流、光伏效应
更新于2025-09-23 15:21:21
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自旋-轨道相互作用产生的光伏效应
摘要： 建议对一个由两个自旋-轨道耦合弱连接构成的结区施加交流电场——该结区连接量子点与两个电子终端——当其处于开路状态时，可诱导产生直流电流并在结区形成电压降。这种光伏效应要求结区具有镜面反射对称性破缺特性，其本质源于非弹性过程以不同方式改变电子从结区反射回两个终端的反射率，从而导致非补偿性的直流输运。通过测量该直流电流产生的电压降即可检测此效应，该电压是交流电场频率的偶函数。
关键词： 量子点、光伏效应、自旋-轨道相互作用、直流电流、电压降
更新于2025-09-23 15:21:01
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具有纳米畴的铁电固溶体薄膜中增强的光伏效应
摘要： 极性材料中的畴结构为调控铁电光伏（PV）效应提供了额外的自由度?？刂瞥虢峁沟姆椒ㄖ皇怯氩煌猿菩缘睦嗨莆镄纬晒倘芴?。本研究探究了畴结构对xBaTiO3–(1?x)BiFeO3（BT–BFO）固溶体系（x=0.1和0.2）铁电薄膜光伏性能的影响。我们发现用BT替代BFO会显著减小畴尺寸至数十纳米量级，由于畴壁光伏效应的显著贡献，从而增强了光伏响应。
关键词： 固溶体、铁电体、光伏效应、纳米畴、畴壁光伏效应
更新于2025-09-23 15:21:01
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InN/InGaN量子点的电偶极矩与空穴及通过开尔文探针力显微镜直接测量的巨大表面光伏电压
摘要： 我们通过开尔文探针力显微镜直接测量了富铟InGaN层上生长的InN量子点（QDs）的电极化偶极矩。这一成果显著深化了对InN/InGaN量子点在离子与生物传感、光电化学水分解制氢等领域卓越催化性能的理解，也推动了对第三代InGaN半导体表面特性的整体认知。正向表面光电压（SpV）显示量子点具有向外偶极矩，其偶极电势量级为150毫伏，与先前计算结果一致。经盐酸蚀刻后，为补充测定电极化偶极矩，我们观测到高达-2.4伏的巨大负向SpV（显著超过InGaN带隙能量）。该巨型SpV被归因于伴随空穴出现的强向内电极化偶极矩，其尺寸与原始量子点的横向尺寸及密度相匹配。这一惊人发现揭示了独特的光伏效应与光敏特性。
关键词： 电偶极子、开尔文探针力显微镜、表面光伏效应、InN/InGaN量子点、光伏效应
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于绝缘体上硅的紧凑型石墨烯等离子体槽光电探测器，具有高响应度
摘要： 石墨烯具有卓越的电光特性，因此是光电探测器等单片光子器件的理想候选材料。然而，这种原子级薄层材料与笨重光子元件的集成通?；岬贾鹿?石墨烯相互作用微弱，需要较长的器件长度，从而限制电光性能。相比之下，我们在此展示了一种基于绝缘体上硅平台的等离子体狭缝石墨烯光电探测器，在仅5微米的短器件长度下实现了0.7安/瓦的高响应度。我们发现最大光电流（因而最高响应度）与狭缝宽度成反比。通过双光刻步骤，我们实现了15纳米的窄狭缝，其单位器件长度的响应度比光子石墨烯光电探测器高出30倍。此外，我们揭示了在这种超短沟道石墨烯光电探测器中，背栅静电效应被接触诱导的沟道掺杂贡献所掩盖，导致准电荷中性状态——这既解释了此前未见的基于光伏的最大光电流相对于石墨烯狄拉克点的偏移，也说明了观测到的非双极传输现象。这种微米级紧凑且吸收高效的光电探测器可为下一代光子器件提供短载流子路径，同时也是研究石墨烯光电子学中短沟道载流子物理的理想平台。
关键词： 等离子体激元学、光伏效应、石墨烯、光电探测器、热释电效应、硅光子学
更新于2025-09-23 15:19:57
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连续氧化还原介导的可见光铁光伏技术
摘要： 氧化钛材料具有光催化和光伏效应等多种功能。铁电体通过空间反演对称性破缺产生高于带隙电压的光能转换，但其宽禁带导致可见光吸收较差。虽然缩小禁带宽度是潜在解决方案，但这种材料改性会抑制自发极化，从而牺牲光生电压。本研究报道了具有强可见光响应的连续氧化还原介导铁电光伏材料。通过单晶实验、第一性原理计算及光致发光分析证明：在典型铁电体钛酸钡(BaTiO3)中，二价Fe2?与三价Fe3?共存分别引入施主能级和受主能级，两种连续的Fe3?/Fe2?氧化还原反应不仅增强可见光下的光生功率，还能提升高于带隙光子能量时的光电转换效率。该方法为光伏材料（以及潜在的光催化剂）实现可见光激活开辟了新途径。
关键词： 铁光伏技术、氧化还原反应、钛酸钡、光伏效应、可见光响应
更新于2025-09-23 15:19:57
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调控(111)取向BiFeO?/LaFeO?超晶格中的光伏效应
摘要： 通过脉冲激光沉积法生长的(BiFeO3)(1?x)Λ/(LaFeO3)xΛ超晶格（Λ为双层厚度）的铁电和光伏特性已被研究。当BiFeO3浓度较高时，观察到铁电态与可切换的光伏响应同时存在；而当LaFeO3达到特定浓度时，则呈现不可切换的光伏效应。这种超晶格中光伏响应的调制归因于随x值增加而受控的铁电-顺电相变。值得注意的是，伴随光伏机制的这种变化，载流子传输机制也似乎随着x的增加从体限制型转变为界面限制型。
关键词： 光伏效应、铁电体、复合氧化物、超晶格、多铁性材料
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于单结构的多元耦合效应纳米发电机，用于柔性自供电多功能耦合传感器系统
摘要： 未来传感器系统必须实现多物理信号的同步监测，但目前仅能通过将多种传感器类型集成于单一设备来实现。然而，采用共享公共电极的单一传感器结构，既能实现多功能传感，又可减小器件尺寸并提高空间分辨率。本研究报道了一种基于铁电钛酸钡薄膜的多效应耦合纳米发电机，无需外接电源即可收集光能、机械能和热能，构建自供电多功能耦合传感系统。该耦合纳米发电机展现出强耦合增强效应：在405 nm光照下检测灵敏度为0.42 nA/(mW/cm2)，压力检测灵敏度为1.43 nA/kPa，温度传感灵敏度为-8.85 nA/K。其中光/压力传感性能在约19.5 K的降温过程中达到最高灵敏度，而最大温度检测灵敏度可在83.2 mW/cm2强光照条件下获得。此外，该耦合纳米发电机阵列可柔性集成，用于触觉压力、温度及光传感器，为实现电子皮肤的多重耦合传感提供支持。
关键词： 光伏效应、热释电效应、压电效应、电子皮肤
更新于2025-09-23 15:19:57
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射频磁控溅射沉积的p-i-n结构BiFeO?薄膜光伏效应的提升
摘要： 采用射频磁控溅射法在FTO基底上沉积了纯相多晶BiFeO3薄膜。扫描电镜结果表明，BiFeO3薄膜存在明显孔隙和大尺寸团簇，导致FTO/BiFeO3/Ag器件铁电及光伏性能较差。但在引入电子和空穴传输材料的p-i-n结构FTO/TiO2/BiFeO3/HTM/Ag器件中，这些性能得到改善。滞后回线测量显示其具有优异铁电特性，剩余极化强度大（2Pr=180 μC/cm2）且漏电流低。J-V曲线表明短路电流密度较FTO/BiFeO3/Ag器件提升数十倍。此外，光伏输出依赖于极化电场——正向极化使短路电流密度增至-85 μA/cm2，而负向极化会同时降低光电流和光电压。研究认为铁电极化在光伏效应中起主导作用。
关键词： BiFeO3薄膜，溅射法，光伏效应
更新于2025-09-23 15:19:57