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实验中大块介质光学特性系数的简洁解析计算估计
摘要： 扩散光学成像技术能够基于扩散方程，借助从测量数据获得的初始猜测值来重建组织中的光学特性（吸收系数和散射系数）分布，从而实现乳腺癌检测。为估算光学特性系数的初始猜测值，可采用扩散方程的解析解并与测量数据进行比对。均匀无限介质的解析解可在频域中获得，其表明光子强度与源-探测器间距离呈线性关系，且与相位滞后相关。本研究提出利用三角函数关系进行简洁计算来估算光学特性系数。采用两种浓度（1.25%和2.5%）的槽式与圆柱形Lipovenoes仿体进行测量验证。结果表明，本方法具有更优性能，对μa的估算误差为0–14.81%，对μs′的估算误差为20–42%。
关键词： 扩散方程，光密度波实验，光学性质系数
更新于2025-09-23 15:23:52
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冷却过程中氧空位行为对半导体气体传感器的影响：数值分析
摘要： 基于梯度分布氧空位模型，采用数值分析方法研究了半导体气体传感器冷却过程中氧空位行为的影响。通过建立扩散方程描述氧空位在冷却过程中的扩散与排斥效应行为，运用数值分析求解该扩散方程的精确解。结果表明：氧空位分布特征取决于冷却速率及冷却过程的温度区间。计算了电阻降低和响应特性等气体传感性能参数，这些参数与氧空位分布共同显示出晶粒尺寸效应和再退火效应。研究发现通过设计冷却过程可调控气体传感器性能，所提模型为传感器特性模拟提供了可能，有助于气体传感器设计，并对半导体气体传感机理作出了定量阐释。
关键词： 数值分析、氧空位、气体传感器、半导体、扩散方程
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于纹理化表面的MAPbI$_3$基钙钛矿太阳能电池优化
摘要： 本文计算了具有纹理表面的钙钛矿太阳能电池（PSC）的优化条件。为精确模拟有机材料及有机/无机界面的载流子传输，将类高斯态密度函数引入泊松方程与漂移-扩散求解器以表征有机材料中的尾态。通过对比已发表实验结果的平面结构校准模拟模型。结果表明：纹理结构能提升开路电压（Voc）和填充因子，有效克服因扩散长度短导致的PSC主要问题。最终将效率从平面结构的17.8%提升至纹理结构的20.8%，若选用合适功函数的金属电极，效率可进一步增至22.9%。
关键词： 钙钛矿太阳能电池（PSC）、有机材料、MAPbI3、泊松方程、漂移-扩散方程、二维时域有限差分法（FD-TD）、尾态模型
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于半导体的光学制冷器的电荷与热建模
摘要： 尽管多次尝试在极高（99.5%）外量子效率（EQE）的砷化镓中实现光学制冷，但迄今尚未观测到冷却效果。本研究通过数值求解与泊松方程耦合的瞬态漂移-扩散方程来探究砷化镓的光学制冷。我们获得的载流子分布结合热扩散方程，可观测砷化镓内部冷却/加热过程的空间与时间演化。结果表明：最大冷却效应出现在与最大EQE不同的激光强度下——该强度差达11倍，对应制冷功率差为6倍。最终我们发现：采用250微米二氧化硅光纤悬置于真空中的样品，从室温起始可冷却至88K。这些结果强调了选择适当激光激发强度以实现光学制冷的关键性，同时需最小化制冷器的传导热负荷。此外，本研究成果适用于分析其他光电系统的光学响应——此类系统对精确载流子和/或热扩散建模具有关键需求。
关键词： 漂移-扩散方程、外量子效率、泊松方程、制冷功率、光学制冷、热扩散方程、砷化镓
更新于2025-09-10 09:29:36