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金纳米粒子热电子注入二氧化钛的飞秒光谱研究:杀菌性金离子介导的Au/TiO2等离子体光催化作用及相关现象的证据
摘要: 在本研究中,我们提供了金/二氧化钛(Au/TiO?)纳米颗粒表面等离子体共振带(SPR)受可见光照射后,电子从金纳米颗粒注入二氧化钛导带的证据。研究表明,Au/TiO?的SPR带能显著增强二氧化钛在可见光区的光吸收。实验证实,Au/TiO?等离子体带的光吸收会导致金纳米颗粒溶解,该过程与金等离子体产生的热电子注入二氧化钛导带同时发生。通过飞秒光谱技术追踪了金纳米颗粒向二氧化钛的电子注入过程,并通过Au/TiO?瞬态吸收光谱的频移进一步证实了金离子的形成。分光光度计检测到可见光诱导的Au/TiO?纳米颗粒SPR带光谱变化,电子显微镜技术也揭示了Au/TiO?的形貌转变。随后,在部分选定的革兰氏阴性菌生长和生物膜形成过程中,追踪了金离子的最终去向。本研究对比了金离子与银离子的杀菌机制,发现其杀菌效果因所选探测细胞的不同而存在显著差异。
关键词: 电子注入、抗菌效应、基因表达、DNA修复、群体感应、等离子体光催化、生物膜、金纳米粒子、孔蛋白
更新于2025-11-21 11:20:42
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二苯并异苯并呋喃键合纳米晶金属氧化物:激基缔合物形成、单线态裂分、电子注入及低能敏化
摘要: 我们报道了二羧基二苯并异苯并呋喃染料(1)与纳米晶金属氧化物表面结合的光物理性质。随着染料1表面负载量的增加,薄膜的发射显著猝灭,但在最大表面负载量时出现少量激基缔合物发射。通过纳秒瞬态吸收光谱观察到长寿命三重态,这与介孔ZrO2上发生单重态裂分的现象一致。然而,我们的亚纳秒瞬态吸收光谱未能清晰解析这些三重态的演化过程。由染料1与TiO2|Al2O3核壳结构组成的染料敏化器件,其短路电流密度(Jsc)随Al2O3厚度变化呈现先降后升再降的反常趋势。在这些薄膜中,Al2O3作为隧穿势垒延缓了单重激发态的电子注入,使得单重态裂分与三重态电子注入形成竞争。我们还展示了具有原理验证意义的自组装双层膜——能将低能吸收染料的三重态能量高效转移至染料1,这是实现突破肖克利-奎伊瑟极限的基于单重态裂分的染料敏化太阳能电池的又一进展。
关键词: 低能敏化、激发态二聚体形成、单线态裂分、电子注入、二苯基异苯并呋喃、纳米晶金属氧化物
更新于2025-09-23 15:21:21
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对金雀异黄酮和甜菜碱染料分子结构进行理论修饰以提高其作为染料敏化太阳能电池的效率
摘要: 对金雀异黄酮和甜菜碱染料分子结构进行了两种改性设计,并采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了其光学与电学性质。改性方法是通过乙烯基连接单元,并在原始结构中引入常规电子受体与电子给体基团。研究表明,这些改性提升了分子的电子注入性能,具有更高的光捕获效率、增强的电子注入驱动力(ΔG_inject)以及开路光电压(V_OC)。
关键词: 染料敏化太阳能电池,密度泛函理论,前线分子轨道,电子注入,含时密度泛函理论
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过引入镱作为阴极界面层提升绿色钙钛矿发光二极管的效率并抑制效率滚降
摘要: 钙钛矿发光二极管(PeLEDs)具有高外量子效率(EQE),已成为照明和显示应用的下一代技术。然而,它们在高亮度下(尤其是蓝光和绿光发射时)存在严重的效率滚降问题,这是其工业应用的主要瓶颈之一。本研究采用稀土金属镱(Yb)作为阴极界面层(CIL)来解决绿光PeLEDs的这一难题。通过构建ITO/TFB/FA基准二维钙钛矿/TPBi/Yb/Ag新型器件结构,我们实现了峰值电流效率(CE)22.3 cd/A(对应EQE 5.28%)及高达19,160 cd/m2的亮度。值得注意的是,在2,000 cd/m2亮度下22 cd/A的峰值CE仅降至5,000 cd/m2时的16.8 cd/A,并在10,000 cd/m2超高亮度下仍保持12 cd/A的良好水平,展现出极低的效率滚降。与含Mg和Liq等传统CIL的PeLEDs相比,我们的Yb掺杂器件在峰值效率、效率滚降和工作寿命方面均显著更优。优异性能归因于Yb的低功函数(2.6 eV)实现了无势垒高效电子注入,使电子电流接近空穴主导型PeLEDs中的空穴电流(单载流子器件测试证实)。此外,采用Cs基准二维钙钛矿为发光层的Yb掺杂PeLEDs也表现出色:CE达51.3 cd/A(对应EQE 16.4%),最大亮度14,240 cd/m2,且相比Liq基器件仍呈现更低的效率滚降。这些结果揭示了Yb作为高效CIL在实现高效率与低效率滚降PeLEDs方面的广阔前景。
关键词: 电子注入、镱、准二维、钙钛矿发光二极管、稳定性、阴极界面层、效率滚降
更新于2025-09-23 15:21:01
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[应用科学与技术中的SpringerBriefs] 空气稳定的倒置有机发光二极管 || 载流子注入机制
摘要: 近年来,有机发光二极管(OLED)中普遍采用空穴注入层和电子注入层来降低电极与有机层之间的注入势垒。该注入势垒源于电极功函数(WF)与有机层能级之间的能量差。例如,如图4.1a所示,空穴注入势垒定义为阳极的费米能级与阳极上有机层的最高占据分子轨道(HOMO)能级之间的能量差。因此,理想的空穴注入材料是能使阳极表面功函数增大的材料(图4.1b)。另一方面,理想的电子注入材料是能使阴极表面功函数减小的材料(图4.1c)。
关键词: 能级排列、有机发光二极管、电子注入、空穴注入、功函数
更新于2025-09-23 15:21:01
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芳香胺钝化TiO2用于效率约9.8%的染料敏化太阳能电池(DSSC)
摘要: 本工作通过使用简单芳香胺作为络合剂包覆二氧化钛(TiO?),提高了染料敏化太阳能电池(DSSC)的效率。采用水热法合成了苯胺和邻苯二胺包覆的TiO?复合材料,并将其作为散射层应用于染料敏化太阳能电池中。值得注意的是,以邻苯二胺包覆的TiO?复合材料实现了9.84%的最高光电转换效率,因为邻苯二胺包覆的TiO?比原始TiO?具有更高的反射率,这非常有利于将光子反射回光阳极。此外,邻苯二胺包覆的TiO?中载流子的平均寿命为9.8毫秒,是原始TiO?(4.29毫秒)的2倍。
关键词: 芳香胺、染料敏化太阳能电池、散射层、电子注入、二氧化钛、寿命
更新于2025-09-23 15:21:01
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采用高效电荷生成层的串联有机发光二极管设计
摘要: 本研究提出了一种基于平面有机电荷生成层(CGL)C70/并五苯的高效串联有机发光二极管(OLED)。研究发现,该CGL不仅能产生电荷,还表现出有机光伏特性。此外,采用极薄的Al/LiF和PEDOT:PSS分别作为电子和空穴注入层,以进一步增强载流子从CGL向发光单元的传输。红色串联器件在20 mA/cm2和100 mA/cm2电流密度下的电流效率和亮度分别达到29 cd/A和29010 cd/m2,分别是同电流密度下单发光单元器件(电流效率15.63 cd/A,亮度15630 cd/m2)的1.855倍和1.856倍。通常串联器件的开启电压是单器件近两倍,但采用本CGL的红色串联器件开启电压仅为5.9 V,未达到单器件开启电压(3 V)的两倍。因此,该CGL优异的电荷生成传输特性及薄层Al与PEDOT:PSS的高注入特性共同提升了串联OLED的效率。
关键词: 串联OLED、电荷产生层、电子注入、效率提升
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过供体-受体染料多环杂芳烃的横向π延伸调节半透明太阳能电池的调色板
摘要: 具有可调色彩与透明度的耐用太阳能电池在建筑光伏一体化应用中极具前景。本文采用含多环杂芳烃(6,12-二氢茚并[1,2-b]茚并[2',1':4,5]噻吩并[2,3-d]噻吩(IT2)、7,15-二氢苯并[6',7']茚并[2',1':4,5]噻吩并[3,2-b]苯并[6,7]茚并[2,1-d]噻吩(BIT2)、7,15-二氢苯并菲并[1,2-b]苯并菲并[2',1':4,5]噻吩并[2,3-d]噻吩(PT2)及9,19-二氢苯并[1',10']菲并[3',4':4,5]噻吩并[3,2-b]苯并[1,10]菲并[3,4-d]噻吩(BPT2))的给体-受体有机染料U3、U4、U5和R6制备半透明染料敏化太阳能电池(DSSCs)?;赨3、U4、U5和R6的电池分别呈现金麒麟色、深红色、红色和蓝宝石蓝色,在AM1.5G条件下功率转换效率分别为3.5%、8.2%、7.6%和10.1%。密度泛函理论计算与伏安测量表明,多环杂芳烃的横向π扩展使最低未占分子轨道下移,从而获得高摩尔消光系数、低能隙的蓝色染料。对染料修饰二氧化钛和氧化铝薄膜的飞秒荧光衰减测量揭示了光激发染料分子的电子注入产率,该参数与DSSCs外量子效率最大值高度相关。经60℃全日照浸泡1000小时后,红蓝两色DSSCs仍保持稳定光电流,这归因于吸附在二氧化钛表面的染料分子具有强键合性与光化学稳定性,以及接近100%的电子收集产率得以维持。
关键词: 电子注入、耐久性、可调色、半透明太阳能电池、横向π延伸、光敏剂
更新于2025-09-23 15:19:57
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超高斯激光束聚焦驱动的激光尾波场加速器
摘要: 激光尾波场加速器近期的快速发展表明,这些装置有望成为传统电子加速器的紧凑且经济实惠的替代方案。后者配备射频腔体时,由于腔壁击穿效应[1],其电场梯度值低于100兆伏/米。相比之下,激光尾波场加速器可实现约千倍更高的梯度[2]。因此,要获得数百兆电子伏甚至吉电子伏量级的电子束团,所需的加速长度大幅缩短。
关键词: 粒子模拟方法、超高斯光束、电子注入、激光尾波场加速、激光等离子体加速器
更新于2025-09-16 10:30:52
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OLED性能因暴露于紫外线照射而退化
摘要: 有机发光二极管(OLED)显示屏极易受到户外恶劣环境条件的影响,如阳光直射、紫外线辐射及存储温度等,会导致亮度与使用寿命下降、像素收缩以及面板永久性损伤和/或功能故障。本研究采用Yb:LiF(1:1,2nm)/Ag:Mg(10:1,16nm)和Mg:LiF(1:1,2nm)/Ag:Mg(10:1,16nm)阴极单元制备了顶发射OLED(TEOLED),并通过紫外线辐射测试器件性能。标准Mg:LiF(1:1,2nm)电子注入层(EIL)与Ag:Mg(16nm)阴极构成的红色TEOLED(对照器件)经300小时紫外线照射后,在10mA cm?2电流密度下亮度迅速衰减且驱动电压快速上升。而采用Yb:LiF(1:1,2nm)EIL与Ag:Mg(10:1,16nm)阴极的单元在同等照射条件下,300小时内未出现亮度损失或驱动电压上升。通过提升FIB-TEM技术和EDS元素分布分析发现:300小时紫外线照射后,对照器件中银原子向阴极中心迁移、镁原子向CPL层迁移且EIL区域未检测到镁原子;而Yb基阴极单元则呈现(1)银原子无明显迁移且保持阴极中心分布、(2)镁原子未向CPL层迁移、(3)镱原子位置稳定。此外,Mg:LiF(1:1,2nm)EIL的红色TEOLED在照射后出现(1)电子注入发光层(EML)能力下降及EIL/金属界面电阻升高、(2)J-V曲线显著右移;而Yb:LiF(1:1,2nm)EIL器件几乎未发生此类变化。经300小时照射后,Yb基器件的RGB像素发光区域保持基本一致。这些结果表明镱有望成为阴极单元的优选材料,在提升器件抗恶劣环境稳定性的同时兼具优异的电子注入特性。
关键词: 电子注入、热激活延迟荧光有机发光二极管(TEOLEDs)、器件稳定性、掺镱氟化锂(Yb:LiF)、掺镁氟化锂(Mg:LiF)、有机发光二极管(OLED)、阴极单元、紫外辐照
更新于2025-09-16 10:30:52