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oe1(光电查) - 科学论文

26 条数据
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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

  • 通过室温溅射制备的高等离激元氮化钛

    摘要： 氮化钛（TiN）近期已成为等离激元领域极具吸引力的替代材料。然而，采用溅射或原子层沉积等典型高温工艺制备等离激元TiN材料，极大限制了其应用潜力并阻碍了与现有CMOS器件架构的集成。本研究通过室温、低功率、无偏压反应溅射工艺，成功制备出具有强等离激元特性的TiN薄膜与纳米结构。我们系统研究了TiN薄膜的光学特性及其对溅射条件和衬底材料的依赖性，发现所制TiN材料具有目前已报道所有等离激元TiN薄膜中最大的介电函数实部负值之一。进一步制备的二维周期性TiN纳米盘阵列证实其能产生强等离激元共振。该室温沉积工艺可制备复杂等离激元TiN纳米结构，并能与现有基于CMOS的光子器件制造工艺集成，从而提升器件性能与功能。

    关键词： 室温溅射、光学特性、纳米结构、氮化钛、等离子体激元学

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 退火对锡薄膜性能的影响

    摘要： 本文研究了TiN薄膜的结构、吸收系数和电阻率。通过直流反应磁控溅射法，在平均沉积速率约8 nm/min的条件下，在Si(100)衬底上制备了厚度为240 nm的薄膜。沉积后样品分别在氮气环境和真空炉中于600°C退火1小时和700°C退火2小时。采用卢瑟福背散射谱(RBS)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)进行结构表征，用光谱椭偏仪研究光学特性，四探针法进行电学特性测试。研究发现，退火处理未改变薄膜化学计量比，但显著影响晶格常数、微应变和晶粒尺寸等结构参数。退火后晶粒尺寸增大导致吸收系数明显降低，这些变化与TiN薄膜电学性能的改变直接相关。

    关键词： RBS（卢瑟福背散射）、退火、溅射、薄膜、XRD（X射线衍射）、氮化钛、TEM（透射电子显微镜）

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 阴极笼等离子放电技术在硅基上沉积氮化钛薄膜的电化学行为

    摘要： 采用带侧孔与不带侧孔的阴极笼进行等离子体放电，在硅基体上沉积了氮化钛薄膜。每层薄膜均在253 Pa压力、2小时处理时间的条件下，通过改变温度及N2和H2气体流量参数制备而成。研究运用电化学极化和电化学阻抗技术，分析了阴极笼侧孔存在与否对薄膜电化学性能的影响，并探究了所形成薄膜的电化学行为——在分析条件下这些薄膜同时表现出电容特性和电阻特性。

    关键词： 薄膜、阴极笼、极化、氮化钛、电化学阻抗谱

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 阴极笼中具有空心阴极效应的等离子体沉积氮化钛薄膜

    摘要： 阴极笼的使用在玻璃或金属基材上沉积薄膜和厚膜方面展现出巨大潜力。该技术具有多种应用可能。本研究采用阴极笼等离子体放电技术在玻璃基材上沉积氮化钛薄膜，旨在比较使用两种不同厚度顶盖的阴极笼所沉积薄膜的性能。通过X射线衍射分析、反射计测厚、电阻率测量、透光率测试、扫描电子显微镜表面形貌观察及EDS成分分析对薄膜进行表征。反射计结果显示，使用较厚顶盖（10毫米）时薄膜沉积速率和粗糙度均增大。在氮气流量155 sccm、氢气流量95 sccm、气压0.5托的条件下沉积的薄膜在红光和近红外区域呈现低透光率，使其成为潜在的红外滤光片材料。

    关键词： 阴极笼，氮化钛，薄膜

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • 通过氮化钛电化学阳极氧化制备含钛氧氮化物物种的N掺杂TiO2纳米管增强可见光敏化

    摘要： 氮的浓度与化学状态是控制氮掺杂二氧化钛中带隙窄化及可见光捕获能力增强的关键因素。本研究通过电化学阳极氧化氮化钛溅射薄膜制备了光催化TiO2-N纳米多孔结构。通过氧化含N-金属键（占钛基体7.3%-18.5%）的溅射态氮化钛薄膜直接实现掺杂。小角X射线散射研究表明，不同氮浓度下阳极氧化基底会发生显著形貌变化：当氮含量最低为6.2 at%时形成准纳米管状结构，而氮浓度增至23.8 at%则导致纳米管孔径呈现不均匀的多分散分布。通过X射线光电子能谱深度剖析分析了TiO2基体中氮的化学状态及其与光催化性能的关联。N 1s高分辨XPS谱显示存在Ti-N键、β-Ti替代键及钛氧氮化物物种。TiO2-N中4.1 at%的最低氮含量对应13.5%的最低钛氧氮化物比例。N-金属键的相对变化与可见光敏化效应相关，其中Ti-N/钛氧氮化物比例达3.3时（对应2.7 eV的最小带隙），有机染料降解效率提升三倍。进一步增加氮掺杂会使该比例从3.3骤降至0.4，导致光催化活性丧失。研究证实了氮化学状态对TiO2纳米管高效掺杂的影响规律，其与氮负载量直接相关，并基于氮化钛的简易快速合成提出了优化这些因素的策略。

    关键词： 可见光敏化、光催化性能、氮化钛、氮掺杂二氧化钛、电化学阳极氧化

    更新于2025-09-04 15:30:14