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在四面体非晶碳膜上形成的激光诱导石墨化周期性表面结构
摘要： 对超硬无氢四面体非晶碳（ta-C）薄膜上观察到的飞秒激光诱导周期性表面结构（LIPSS）、石墨化及膨胀现象进行了研究，并与氢化非晶碳（a-C:H）薄膜、氮化物薄膜及玻璃碳板进行对比。ta-C上形成LIPSS的阈值能量密度约为其他样品的两倍，且阈值附近的LIPSS周期Λ非常精细（约80纳米）。随着能量密度增加，Λ逐渐增大，在高能量密度下会快速增至约600纳米。此时烧蚀速率也急剧上升。此外，ta-C和a-C:H经辐照后发生石墨化并体积膨胀。随着能量密度提升，ta-C薄膜表层逐渐转变为纳米晶石墨且结晶度提高；但在更高能量密度下，其结晶度会突然恶化（类似低能量密度时的表现）。高能量密度下Λ与烧蚀速率的快速增加及结晶度的突然恶化，被确定为这些无序碳材料的共同现象。通过扫描点辐照实现大面积LIPSS形成与膨胀后，可在绝缘表面产生具有导电性和表面功能性的亚微米级高度平坦丘陵结构。
关键词： 石墨化、膨胀、激光诱导周期性表面结构、飞秒激光加工、纳米晶石墨、四面体非晶碳
更新于2025-09-23 15:21:01
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采用过滤阴极真空电弧法制备的四面体非晶碳用于钙钛矿太阳能电池和量子点LED的空穴传输层
摘要： 在本研究中，我们证明了通过过滤阴极真空电?。‵CVA）工艺涂覆的四面体非晶碳（ta-C）薄膜作为钙钛矿太阳能电池（PSCs）和量子点发光二极管（QDLEDs）的空穴传输层（HTL）的可行性。这种p型ta-C薄膜具有多项显著特性：无需热退火或其他后处理即可简便制备、具备合理导电性、光学透过率良好、化学稳定性优异且功函数较高。因此，我们提出了一种通过采用ta-C薄膜作为空穴传输层来提升PSCs和QDLEDs性能的简易有效方法。X射线光电子能谱和紫外光电子能谱检测表明，ta-C空穴传输层的电学特性（sp3/sp2杂化键比例）与功函数参数均适配PSCs和QDLEDs器件需求。此外，为建立器件性能关联，我们详细研究了沉积在ITO阳极上不同厚度（5~20 nm）FCVA制备ta-C薄膜的光学、表面形貌及结构特性。优化后的5 nm厚ITO阳极ta-C薄膜方阻为10.33欧姆/平方，电阻率1.34×10??欧姆·厘米，光学透过率达88.97%。相较于采用p-NiO空穴传输层的参照电池，使用5 nm厚ta-C空穴传输层的PSCs因填充因子提升而获得更高光电转换效率（PCE达10.53%）。同时，配备5 nm厚ta-C空穴注入层的QDLEDs性能优于其他厚度器件。研究表明FCVA制备的ta-C薄膜有望成为下一代PSCs和QDLEDs中的空穴传输层与空穴注入层材料。
关键词： 钙钛矿太阳能电池，空穴传输层（HTL），量子点发光二极管，四面体非晶碳（ta-C）薄膜，空穴注入层（HIL）
更新于2025-09-12 10:27:22