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具有内置纳米孔阵列的大规模等离子体杂化框架作为多功能光学传感平台
摘要： 通过图案化亚波长孔阵列实现的光耦合，可借助强表面等离子体模式产生增强透射效应。本研究采用两步法制备工艺，展示了一种具有深亚波长尺度（6纳米）垂直内置纳米孔阵列的纳米结构等离子体框架。首先通过生长高质量双相（金-氮化钛）垂直排列纳米复合模板形成纳米孔阵列，随后选择性湿法刻蚀金属（金）。该等离子体纳米孔薄膜具有高外延质量与大面积覆盖特性，通过精确控制刻蚀过程可将结构设计为完全刻蚀或半刻蚀纳米孔。化学惰性且具备等离子体特性的氮化钛有助于保持锐利孔边界并防止晶格畸变。实验证实了可见光波段内增强透射率及各向异性介电函数等光学特性。数值模拟表明存在扩展的表面等离子体模式及孔边缘强场增强效应。两项应用演示——通过与二维钙钛矿纳米片表面耦合实现增强调控的光致发光，以及通过浸没液体渗透进行折射率传感——证明了此类等离子体纳米孔阵列在可重复使用的表面等离子体增强传感应用中的巨大潜力。
关键词： 调制光致发光（PL）、折射率（RI）传感、氮化钛（TiN）、表面等离子体（SPs）、等离子体纳米孔（NHs）
更新于2025-09-23 15:19:57
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利用横向与纵向氮化钛等离子体纳米光栅提升薄膜硅太阳能电池性能
摘要： 利用等离子体纳米结构实现薄膜硅太阳能电池的光捕获已引起研究人员的广泛关注。氮化钛（TiN）作为一种新兴材料，其等离子体特性与金相似，同时兼具低成本、低损耗和CMOS工艺兼容性等优势。此外，由于TiN的光学特性受多种制备参数影响，该材料还具有优异的可调谐性。本研究采用横向与纵向TiN纳米光栅阵列作为垂直偏振器，将入射光限制在电池有源层内。通过光学与电学模拟表明，该设计通过激发表面等离子体共振及其引发的光捕获效应，显著提升了薄膜硅太阳能电池的性能。得益于TiN纳米光栅的应用，器件在近红外波段（裸硅层在此波段吸收较弱）实现了宽带吸收增强。所提出的薄膜电池实现了约26.46 mA/cm2的短路电流和12.27%的功率转换效率，证实了该设计对提升薄膜光伏系统性能的有效性。
关键词： 氮化钛（TiN）、光捕获、薄膜硅太阳能电池、等离子体纳米结构
更新于2025-09-11 14:15:04