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富勒烯衍生物层诱导相分离并提升倒置聚合物太阳能电池的电荷传输性能
摘要： 体异质结中给体与受体的相分离对激子解离和载流子传输具有重要影响，这决定了有机太阳能电池（OSC）的性能。本文通过在活性层与聚乙撑亚胺电子传输层之间引入薄层[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯（PC71BM）作为中间层，实现了高效能。该结构同时获得了高短路电流密度和填充因子，使最优器件的功率转换效率达到9.17%。PC71BM层的引入不仅诱导活性层垂直相分离以改善激子解离和电荷转移，还优化了表面形貌以增强活性层的光吸收。本研究为提升OSC性能提供了一种简单且低成本的策略。
关键词： 光吸收、电子传输、[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯、激子解离、相分离
更新于2025-09-12 10:27:22
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光电探测器[暂定标题] || 克服传统光电探测器中的带宽-量子效率权衡
摘要： 光学系统和微波光子学应用高度依赖具有高带宽效率积的高性能光电探测器。主要光电探测器结构类型包括肖特基二极管和PIN光电二极管、异质结光电晶体管、雪崩光电探测器以及金属-半导体-金属光电探测器。垂直入射光电探测器本质上存在带宽效率限制，但近年来通过量子阱光电探测器、边缘耦合光电探测器和谐振腔增强型光电探测器等创新设计，其光电物理特性得到改善，从而缓解了这些限制。边缘耦合超高速光电探测器实现了高转换效率，而谐振腔增强型光电探测器的有源器件结构通过谐振效应实现波长选择性和光场增强，使探测器可做得更薄从而响应更快，同时在谐振波长处提高量子效率。单光子雪崩二极管已研制成功，兼具终极灵敏度和优异的时间精度。为解决带宽与量子效率的权衡问题，进一步发展出光捕获纳米结构和等离子体纳米粒子技术。纳米线光电探测器迄今也展现出最优异的光电物理性能。
关键词： 光敏性、饱和电流、量子效率、光吸收、漂移层、带宽效率积
更新于2025-09-12 10:27:22
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通过调节化学势灵活控制石墨烯寡聚体的电磁行为
摘要： 在本研究中，我们证明通过局部调控化学势可显著改变石墨烯寡聚体的电磁特性。石墨烯寡聚体不同位置的化学势变化对消光光谱和电磁场均产生差异化影响。通过精确调节相应位置石墨烯纳米盘的化学势，可实现电磁场局域化的灵活调控。本研究提出的纳米结构为基于石墨烯的等离激元器件（如纳米传感、光捕获和光电探测）的实际应用奠定了基础。
关键词： 石墨烯寡聚体，电磁可调性，表面等离子体，光吸收
更新于2025-09-11 14:15:04
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硫掺杂介/大孔g-C3N4连续通道球体增强光催化产氢及苯酚降解性能
摘要： 通过一种原位创新方法，以毫米级多孔二氧化硅球为模板、硫脲为前驱体和硫源，成功合成了硫掺杂介/大孔g-C3N4球体（SMCN）。该SMCN具有毫米级球形形貌，球体内部存在20-80纳米连续通道，在可见光照射下其产氢速率（提升15倍）和苯酚降解速率（提升5倍）均显著高于原始g-C3N4，这主要归因于硫掺杂与造孔的协同效应：既增大了比表面积，又增强了传质效率并提升了电荷分离效率。值得注意的是，采用密度泛函理论（DFT）计算从原子层面进一步阐释了光催化增强的光学吸收机制，并结合有限时域差分（FDTD）模拟评估纳米级孔结构对光学吸收能力的影响，结果表明硫掺杂与介/大孔结构共同促进了光学吸收增强，这被认为是SMCN光催化性能提升的关键因素。
关键词： 连续通道、FDTD模拟、光吸收、DFT、S掺杂
更新于2025-09-10 09:29:36
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叶绿素和叶绿素的物理光化学性质与光催化特性
摘要： 四吡咯大环化合物是众所周知的光敏剂，可吸收紫外和可见光区的光线。这些天然化合物在光学过程中的高量子效率，以及通过改变其组成特征来调控其行为的可能性，使其成为染料敏化太阳能电池（DSSC）和光催化反应领域极具应用前景的候选材料。我们采用含时密度泛函理论（TD-DFT）研究了叶绿素及相关的咕啉类分子（叶绿啉）的光学与氧化还原特性，考察了取代基和金属原子对其性质的影响。结果表明：叶绿啉分子的还原电位低于叶绿素；中心环不含金属原子的叶绿啉在光学吸收光谱上较对应叶绿素呈现显著蓝移；当叶绿啉核心存在Co(I)离子时，其氧化电位低于水的分解电位，这使得叶绿啉作为光催化剂优于传统叶绿素色素。研究证实取代基及与大环配位的离子对此现象起关键作用。这些发现表明，在保持四吡咯大环基本结构特征的同时，通过调控其光谱与反应活性特性，可显著提升其在光催化和光电器件中的应用潜力。
关键词： 咕咯、光物理、卟啉、电子结构、含时密度泛函理论、光吸收、光催化
更新于2025-09-10 09:29:36
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表面纳米孔和纳米凸起的吸光特性
摘要： 本文对超快激光与纳米结构相互作用诱导的能量沉积进行了数值研究。我们计算并分析了入射光与金属及电介质材料表面单个亚波长孔洞和凸起散射光干涉所产生的近场强度反应模式与辐射模式，阐明了光偏振、光学材料特性、集体效应以及缺陷本质在局域能量吸收中的作用。该研究成果为通过表面非均匀性实现精确光操控，以及利用超短脉冲激光进行精准可控的表面纳米结构加工开辟了新途径。
关键词： 光吸收、表面纳米孔、超快激光、纳米结构、纳米凸起
更新于2025-09-10 09:29:36
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具有肖特基接触的非晶硅中表面光伏方法的数值模拟与有效性
摘要： 稳态表面光电压技术（SPV）虽会减小空间电荷区，但仍被广泛用于评估氢化非晶硅（a-Si:H）的少数载流子扩散长度（Lp）。本研究基于表观扩散长度（Lapp）和空间电荷区宽度（W），提出更精确预测少数载流子扩散长度Lp的计算公式。该公式通过摩尔解析解推导得出，并针对一组a-Si:H态密度参数探讨了涉及W的假设条件。数值模拟显示Lapp与价带尾能量呈线性关系，与实验结果高度吻合。针对典型a-Si:H态密度参数，将新公式获得的Lp值与Lapp进行对比分析。
关键词： 表面光电压、少数载流子扩散长度、光吸收
更新于2025-09-09 09:28:46
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稳定的、可定制载流子分离的共轭微孔聚合物作为高效光催化产氢平台
摘要： 具有高电荷分离效率和宽光谱吸收的高光功能聚合物的分子设计是光催化领域长期追求的目标。本研究设计并开发了一系列含氮共轭微孔聚合物（N-CMPs），通过定制供体-受体单元来增强可见光驱动光催化产氢的电荷分离与光捕获能力。通过改变三维核心结构上电子供体（咔唑、二苯胺）和受体（氰基）单元的取代位置（邻位、间位或对位）及数量，我们获得了一系列具有可调供体-受体（D-A）电荷分离效率（带隙范围1.64-2.29 eV）的N-CMPs，从而实现了分子水平上光催化活性的精准调控。优化后的N-CMP（4-CzPN）展现出优异的可见光产氢性能（2103.2 μmol/h·g），在420 nm波长下的表观量子产率（AQY）达到6.4%。此外，该催化剂在持续光照25小时后仍保持卓越的稳定性和循环使用性能。这种D-A结构N-CMPs的卓越光催化性能源于其核心结构极性与共轭程度的提升，从而促进了电荷分离与光吸收。
关键词： 光吸收、给体-受体单元、光催化产氢、共轭微孔聚合物、电荷分离
更新于2025-09-04 15:30:14