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oe1(光电查) - 科学论文

37 条数据
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  • 受邀文章:芯片上的可扩展高灵敏度光机械磁力计

    摘要: 腔光力磁力计中机械与光学响应的双共振增强实现了磁场的精密传感。在先前此类磁力计的工作样机中,通过人工环氧树脂粘接磁致伸缩材料颗粒来实现腔光力系统功能化。虽然这种方法能进行原理验证演示,但实际应用需要更具可扩展性和可重复性的制备途径。本工作开发了一种多步骤方法,在硅芯片上可扩展地制备光力磁力计,且不同器件间性能具有可重复性。关键步骤是开发出在不降低光学品质因子的情况下,将磁致伸缩薄膜溅射涂覆到高质量环形微谐振器上的工艺。实现了585皮特斯拉每平方根赫兹的峰值灵敏度,与先前使用环氧树脂粘接的报道结果相当。此外,我们证明对溅射薄膜进行热退火处理可使磁力计灵敏度提高6.3倍。

    关键词: 光机械磁力计、热退火、灵敏度增强、溅射镀膜、可扩展制造

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 掺杂螺-OMeTAD薄膜的形貌控制以实现空气稳定的钙钛矿太阳能电池

    摘要: 作为空穴传输层(HTL)的掺杂型2,2′,7,7′-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9′-螺二芴(spiro-MeOTAD)赋予钙钛矿太阳能电池(PSCs)卓越性能。然而,双(三氟甲磺酰)亚胺锂(LiTFSI)掺杂剂固有的吸湿性也加剧了PSCs的潮湿不稳定性。本研究探究了spiro-MeOTAD HTL潮湿不稳定性的成因,并提出了增强耐湿性的策略。在空气中老化780小时后,通过延长spiro-MeOTAD前驱体溶液的混合时间以减少累积的LiTFSI,可保持52%的初始光电转换效率(PCE);而若前驱体溶液仅短暂混合,则仅剩7%的初始PCE。通过对HTL进行热退火以蒸发spiro-MeOTAD中残留的tBP,完全消除了针孔缺陷,在相同老化时间后仍能保持65%的初始PCE。本研究分析了spiro-MeOTAD HTL初始形貌对器件稳定性的重要性,并基于物理形貌开发了控制HTL掺杂剂诱导PSC潮湿不稳定性的策略。

    关键词: 水分稳定性、钙钛矿太阳能电池、热退火、螺-OMeTAD

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 一种无毒双功能(反)溶剂作为高性能钙钛矿太阳能电池的消化-熟化剂

    摘要: 高质量钙钛矿薄膜的制备对实现高性能钙钛矿太阳能电池(PSCs)至关重要。在旋涂和热退火过程中,溶剂与反溶剂的有效平衡是调控高质量钙钛矿薄膜的关键因素。本研究开发了一种更环保、非卤化、无毒的双功能(反)溶剂——苯甲酸甲酯(MB),它不仅能作为反溶剂在钙钛矿旋涂步骤中快速生成晶种,还可作为钙钛矿前驱体的消化熟化溶剂,在热退火阶段防止有机组分流失并有效抑制杂相卤化铅的形成。采用这种新型双功能(反)溶剂构建平面n-i-p型PSCs,成功制备出高质量钙钛矿层,使器件功率转换效率高达22.37%,且迟滞效应可忽略,稳定性超过1300小时。此外,得益于MB的高沸点与低挥发性特征,该工艺在不同操作温度(22-34°C)下均能稳定制备高性能PSCs。这种双功能溶剂体系为钙钛矿太阳能电池在全球不同季节和地区的规模化生产及商业化应用提供了可行方案。

    关键词: 消化熟化、反溶剂、苯甲酸甲酯、钙钛矿、热退火、溶剂

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 通过原位MOCVD和外延热退火激活的p-GaN在InGaN/GaN LED中的电子表面、光学及电学特性

    摘要: 研究了不同热退火条件下p型掺镁氮化镓(p-GaN)的电子表面特性、光学及电学特征。本工作对p-GaN样品进行了650°C富氮环境下的原位与非原位热退火处理:原位退火在金属有机化学气相沉积(MOCVD)腔室中进行,非原位退火则在常规烘箱内完成。通过X射线光电子能谱(XPS)和紫外光电子能谱(UPS)观测p-GaN表面能级排列。光电子能谱(PES)显示,原位退火样品表面能带弯曲仅0.28 eV,显著低于非原位退火的0.45 eV,该结果与特定接触电阻测量值一致——原位样品接触电阻更低,实现了金属向p-GaN更优的载流子注入。光致发光(PL)光谱表明原位样品表面质量更佳,p-GaN表面形成的氮空位(VN)缺陷更少。发光二极管(LED)测试进一步验证:在20 mA电流下,原位退火样品光输出功率较非原位样品提升约14%。本研究证实p-GaN激活过程的热处理条件对表面质量及薄膜表面能级排列具有关键影响,并揭示了原位p-GaN激活技术在隧道结结构中的应用潜力。

    关键词: 异位,p型氮化镓,原位,热退火,发光二极管

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 稳定全聚合物太阳能电池中π-π堆积距离与相分离调控的效率

    摘要: 活性层的形貌对有机太阳能电池的器件性能和稳定性起着关键作用。全聚合物太阳能电池(All-PSCs)因其具有稳健且稳定的形貌,已被证明比富勒烯类电池具有更好的热稳定性。然而,并非所有聚合物共混体系都具备优异的热稳定性,部分All-PSCs热稳定性较差的原因及其限制因素,以及如何在保持稳定性的同时获得更高效率,目前仍不明确。通过研究聚[2,3-双(3-辛氧基苯基)喹喔啉-5,8-二基-alt-噻吩-2,5-二基](TQ1)/聚[4,8-双[5-(2-乙基己基)-2-噻吩基]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩-alt-(4-(2-乙基己基)-3-氟噻吩[3,4-b]噻吩-)-2-羧酸酯-2-6-二基]](PCE10)/PNDI-T10共混体系,我们发现分子重排堆积结构和相分离是导致含PCE10器件热稳定性差的主要原因。TQ1/PNDI-T10器件经热退火后π-π堆积距离减小,光电转换效率(PCE)提升;而PCE10/PNDI-T10器件初始PCE较高,但热退火导致π-π堆积距离增大,空穴导电性下降,PCE反而降低。因此,在TQ1/PCE10/PNDI-T10(1/1/1)三元体系中,通过TQ1与PCE10分子间相互作用及堆积结构变化的平衡,热退火后可获得最高PCE。这表明:采用初始效率优异的材料与经热退火后效率提升的材料构建三元共混体系,是实现高效且热稳定All-PSCs的有效途径。

    关键词: 形态学、器件稳定性、结晶度、全聚合物太阳能电池、热退火、分子堆积结构

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 两步后处理对HfO?/TiO?/SiO?多层高反射膜光学性能、微观结构及纳秒激光损伤阈值的影响

    摘要: 采用电子束沉积的HfO2/TiO2/SiO2周期性多层高反膜分别经过两步后处理和热退火后处理。对比研究了薄膜的光学性能、微观结构、表面形貌及激光损伤阈值(LIDT)。结果表明:两步后处理增强了高反膜的致密度,降低了膜层表面粗糙度与缺陷。测试显示经两步后处理的HfO2/TiO2/SiO2高反膜LIDT达到32.8 J/cm2,较未处理膜提升110.26%;相比热退火后处理的高反膜,两步后处理使LIDT提高近27.6%。高反膜的两步后处理能有效去除膜表缺陷,减少膜内氧空位,从而进一步提升高反膜的激光损伤阈值。

    关键词: 激光诱导损伤阈值,HfO2/TiO2/SiO2,两步后处理,热退火,多层高反射膜

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 通过单纤维断裂试验评估皱褶石墨烯纤维的界面性能

    摘要: 石墨烯纤维因其高导电性、优异抗拉强度和良好柔韧性,在超级电容器、染料敏化太阳能电池、驱动器、马达、可拉伸电路及功能复合材料中展现出广泛应用前景。其高强度特性使其成为复合材料理想的增强材料。然而作为纤维增强复合材料的关键要素,界面性能尚未见相关研究报道。本研究通过湿法纺丝与热退火工艺制备出高强度石墨烯纤维(最高达890.1 MPa),构建了石墨烯纤维增强单丝复合材料,并开发出新型简便的断裂测试法来定量评估石墨烯纤维界面性能。该石墨烯纤维界面剪切强度达60.6 MPa,在碳纳米管纱线及商用碳纤维复合材料中表现突出。优异的界面性能源于表面褶皱与沟槽结构,这些微观特征在石墨烯纤维与树脂间形成强物理互锁作用,有效促进应力传递。本研究为石墨烯纤维增强复合材料的发展奠定了基础。

    关键词: 湿法纺丝、热退火、石墨烯纤维、复合材料、界面性能、断裂测试

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 热退火对有机异质结能级排列及全聚合物太阳能电池相应电压损失的影响

    摘要: 能级匹配排列是实现有机发光二极管、光伏器件和场效应晶体管等高效有机器件的关键要求。与广泛研究的形貌影响及相应器件性能不同,热应力/退火对器件能级排列及相关特性的影响讨论较少。本研究采用全聚合物太阳能电池(all-PSCs)来探究热退火对能级排列的影响及其对器件性能的相应作用。研究发现通过热退火可实现优化的能级排列。能级重新排列会在给体/受体界面引入界面偶极层,通过降低激子复合来促进电荷产生,从而显著降低电压损耗,提升全聚合物太阳能电池的性能。

    关键词: 热退火、电压损失、聚合物太阳能电池、通用设计规则、能级排列

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 退火多晶TiO?作为n-Si/TiO?/Ni光阳极的中间层用于高效光电化学水分解

    摘要: 高光电压的产生对于高效太阳能驱动水分解至关重要。本研究报道了一种能显著提升n-Si/TiO2/Ni光阳极光电压的热处理工艺。通过选择性退火TiO2中间层,该光阳极产生了高达570 mV的光电压——与采用其他类似金属-绝缘体-半导体结构及丰产金属催化剂的体系相比具有很强竞争力。我们系统研究了不同退火条件和结层厚度的影响,发现最佳退火温度介于500至600°C之间。在此温区内,沉积的非晶态Ti会转变为多晶锐钛矿相TiO2。最优退火时间与TiO2厚度呈线性正相关,与退火温度呈反比关系。这种显著的光电压提升归因于退火处理的TiO2中间层减少了缺陷态并提高了结区势垒高度。本研究表明热退火为调控TiO2中间层材料特性以实现光电压优化提供了有效途径。

    关键词: 光电压、光阳极、水分解、热退火、光电化学、结间层

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 硅基单层石墨烯的原位合成及其在近红外光电探测器中的应用

    摘要: 通过简单的热退火工艺实现了单层石墨烯在硅(Si)衬底上的直接集成,该工艺以顶部铜(Cu)层作为催化剂,插入的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为碳源。在Si衬底上旋涂PMMA碳源后,采用电子束蒸发法将Cu催化剂沉积在PMMA/Si上。随后,在简单的热退火过程中,通过PMMA的分解脱氢和Cu的催化作用,直接在Si上合成了石墨烯。此外,在优化的生长条件下,证明了单层石墨烯直接形成于Si衬底上。利用原位生长的石墨烯/Si异质结,在无需任何转移后处理的情况下,直接制备出了在1550 nm波长下具有高探测率((cid:1)1.1 (cid:3) 1010 cm Hz1/2 W(cid:4)1)和高响应度(50 mA W(cid:4)1)的近红外光电探测器。这种在硅上直接生长石墨烯的方法具有高度可扩展性,且与现有纳米/微米制造系统兼容,从而推动了石墨烯在微电子领域的应用。

    关键词: 热退火、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、硅、光电探测器、铜催化剂、石墨烯

    更新于2025-09-16 10:30:52