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oe1(光电查) - 科学论文

46 条数据
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  • g-C3N4纳米片功能化硅纳米线杂化光阴极用于高效可见光诱导光电化学水还原

    摘要： 我们报道了采用金属辅助化学刻蚀和简易液相剥离法制备基于硅纳米线@g-C3N4纳米片杂化结构光阴极的研究。生长在硅纳米线表面的g-C3N4纳米片形成杂化异质结光阴极，在可见光照射下展现出增强的光诱导水还原活性，其偏压光电转换效率为4.3%时光电流密度可达22 mA cm?2。与原始Si纳米线相比，由于该杂化光阴极具有更优异的电荷传输性能，在pH≈7条件下进行析氢反应时，阴极光电流起始电位从41 mV正移至420 mV（vs. RHE），短路电流密度Jsc达到0.50 mA cm?2。电化学阻抗谱分析表明：g-C3N4纳米片与硅纳米线形成的界面杂化结能显著提升太阳能水还原活性，这归因于其具备较低的电荷转移电阻及导带中激发电子较长的寿命。该策略为设计低成本稳定的新型杂化异质结光催化水还原光阴极提供了新思路。

    关键词： 太阳能水还原、硅纳米线、光阴极、g-C3N4纳米片、界面

    更新于2025-11-21 11:01:37

  • 基于硅纳米线和硅量子点与Al?O?-Ag混合纳米结构的电子-光子双调控高性能发光器件

    摘要： 基于硅量子点（Si QD）的发光器件制备于硅纳米线（Si NW）阵列上。通过在Si NW与Si QD之间插入Al?O?-Ag混合纳米结构（Al?O?-Ag HN），其光致发光（PL）和电致发光（EL）强度较对照样品均显著增强。PL增强主要归因于Al?O?对p型Si NW的钝化效应，以及Ag纳米粒子局域表面等离子体共振效应带来的吸收截面扩大。在更低施加电压下，相同注入电流时EL强度提升达14.9倍，这可能源于电子的高注入效率及Al?O?-Ag HN使纳米线结构的波导效应增强。研究表明，通过调控Si NW/Si QD界面条件来精细管理电子与光子，可有效提升发光器件性能。

    关键词： 混合纳米结构、硅纳米线、发光器件、硅量子点

    更新于2025-11-21 11:01:37

  • 用于唾液中心血管风险检测的硅纳米线发光传感器

    摘要： 心血管疾病是当今世界主要的死亡原因之一。C反应蛋白（CRP）作为与心血管风险及心脏病发作密切相关的主要生物标志物广为人知。传统CRP检测需在医院或生化实验室进行，通过冗长的化学标记制备和血液分析，且必须由专业人员操作。在此背景下，患者可居家自行完成的健康检测技术显得极具革命性。本文报道了一种基于硅纳米线（NWs）室温发光特性的创新传感平台研究。该纳米线传感器无需标记处理，不要求对被测物进行化学修饰，对CRP表现出强选择性——具备飞摩尔级检测限和宽泛工作范围。这种兼容工业制造的硅基传感平台可通过检测唾液中的关键CRP水平来预防心脏病发作，为患者带来显著优势。

    关键词： 心血管风险，唾液，C反应蛋白，硅纳米线，发光传感器

    更新于2025-11-21 11:01:37

  • 通过形成具有金功能化的ZnO壳层实现Si纳米线对H2S的选择性传感性能

    摘要： 本文介绍了一种由ZnO包覆硅纳米线（SiNWs）制成的新型气体传感器。在硅纳米线表面涂覆薄金层后，通过锌粉热蒸发及后续氧化过程，在p型硅纳米线表面形成ZnO层。显微分析证实成功制备了具有壳层表面金纳米颗粒的ZnO-Si核壳纳米线。采用p-Si/n-ZnO核壳纳米线制备的气体传感器对多种气体进行了性能评估，该传感器对H2S气体表现出优异的响应特性和选择性。通过详细分析气体传感机制，发现其优异性能源于ZnO/Si与Au/ZnO异质结的形成以及ZnO与Au之间的化学相互作用。研究结果表明，这种新材料可作为多种领域检测H2S的新型传感材料，并能便捷集成至硅基器件中。

    关键词： 气体传感器、硅纳米线、氧化锌、传感机制、壳层、金

    更新于2025-11-14 15:15:56

  • 用于锂离子电池的硅纳米线金属辅助化学蚀刻过程中的纳米颗粒排放

    摘要： 作为高容量锂离子电池（LIBs）最具前景的负极材料之一，硅纳米线（SiNWs）已被广泛研究。金属辅助化学刻蚀（MACE）是制备硅纳米线的一种低成本、可扩展的方法。然而，该工艺产生的纳米颗粒排放因其对职业健康和公共健康的危害性而备受关注。本研究通过实验检测了三种尺寸（90纳米、120纳米和140纳米）硅纳米线MACE工艺产生的气载与水相纳米颗粒排放。制备的硅纳米线被用作锂离子纽扣电池负极，实验结果表明：采用90纳米、120纳米和140纳米硅纳米线的电池电极初始放电容量分别为3636 mAh g?1、3779 mAh g?1和3611 mAh g?1，初始充电容量分别为2721 mAh g?1、2712 mAh g?1和2539 mAh g?1。研究发现，每生产1千瓦时LIB电极时，140纳米硅纳米线的MACE工艺会产生高达2.48×10?颗粒/立方厘米的气载纳米颗粒浓度；120纳米硅纳米线的MACE工艺则产生质量浓度达9.95×10?毫克/升的高浓度水相颗粒排放。本研究可为锂电应用中硅纳米线MACE工艺的纳米颗粒排放提供实验数据，有助于未来该技术的环境影响评估与生命周期评价。

    关键词： 锂离子电池（LIBs）、金属辅助化学蚀刻（MACE）、纳米颗粒排放、硅纳米线（SiNWs）

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 用于气体分子吸附的准一维硅纳米结构：一项DFT研究

    摘要： 多孔结构提供了适用于气体传感的巨大表面积，然而其量子准局域效应对分子传感能力的影响却鲜有研究。本研究通过第一性原理计算，将硅纳米孔与硅纳米线的气体传感性能进行对比分析，重点研究了相同横截面的硅纳米孔和纳米线对有毒气体分子CO、NO、SO?和NO?的吸附特性。结果表明：硅纳米孔与纳米线的传感相关性质高度相似，说明表面效应占主导地位；但在某些特定情况下（如吸附CO的纳米多孔硅呈现金属能带结构，而同尺寸纳米线仍保持半导体特性），二者存在显著差异，这表明量子准局域效应可能在此过程中起重要作用。这些发现对研究气体分子在纳米结构表面吸附背后的量子现象具有重要意义，可应用于化学探测器或催化剂领域。

    关键词： 传感、化学传感器、硅纳米线、密度泛函理论、分子吸附、多孔硅

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 新型氧化铁催化半导体硅纳米线上的碳纳米管形成

    摘要： 将九水合硝酸铁（Fe(NO3)3·9H2O）和氧化镁（MgO）混合后沉积于硅纳米线（SiNWs）上，当Fe3O4/MgO催化剂摩尔比设为0.15:9.85并在600°C反应时，所形成碳纳米管（CNTs）直径介于15.23至90纳米之间且具有高密度分布；而摩尔比设为0.45:9.55并在730°C反应时，其直径为100至230纳米。紫外/可见/近红外光谱（UV/Vis/NIR）与傅里叶变换红外光谱（FT-IR）明确证实了硅-碳纳米管杂化结构的存在。通过UV/Vis/NIR、FT-IR光谱及场发射扫描电镜（FE-SEM）图像确认该硅-CNT结构直径范围为15-230纳米。因此，本研究证实了通过氧化铁催化合成法制备硅-CNT复合纳米线的低成本方法。

    关键词： 硅纳米线、氧化铁催化、硅-碳纳米管结构、混合结构、高密度

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 基于硅纳米线场效应晶体管的传感器通过肖特基结栅极实现器件降噪

    摘要： 基于金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的纳米级传感器灵敏度最终受限于栅极氧化层/半导体界面处载流子俘获/释放过程引发的噪声。我们设计了一种肖特基结栅控硅纳米线场效应晶体管（SiNW-SJGFET）传感器，用肖特基结替代了高噪声的氧化层/半导体界面。与分别在反型和耗尽模式下工作的氧化层/半导体界面参考器件相比，该传感器表现出显著降低的器件噪声，在1赫兹频率下仅为2.1×10?? V2μm2/Hz。若通过肖特基结包裹纳米线从而消除所有氧化层/半导体界面，有望实现进一步改进。因此，将低噪声SiNW-SJGFET器件与能斯特响应极限的传感表面相结合，为未来高信噪比传感器应用提供了前景。

    关键词： 降噪、场效应晶体管、离子传感器、低频噪声、肖特基结栅极、硅纳米线

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 通过电化学石英晶体微天平理解聚(3,4-乙烯二氧噻吩)包覆硅纳米线的储能机制

    摘要： 研究了通过电化学沉积聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)涂层于化学气相沉积(CVD)生长的硅纳米线(SiNWs)上制备的电极的电容特性，以应用于超级电容器。在三电极电池配置中，扫描速率为100 mV s-1时获得了高达17 mF cm-2（50 F g-1）的面积比电容值。此外，通过电化学石英晶体微天平(EQCM)分析了这种三维混合纳米结构，以将界面离子交换机制与其电化学性能相关联。研究表明，在循环伏安测量的氧化还原扫描过程中，阴离子(BF4-)和阳离子(TBA+)同时参与了电荷补偿。

    关键词： 硅纳米线、电化学石英晶体微天平、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)、（准）超级电容器

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 在不同晶面上制备的硅纳米线阵列具有有效的光偏振不敏感和全向特性

    摘要： 本文报道了通过简便的无电金属辅助蚀刻法在不同晶向硅衬底上制备垂直硅纳米线阵列(SiNWAs)的研究。在可见光全波段范围内，分别实现了Si(100)和Si(111)晶向衬底上生长的SiNWAs极低镜面反射率(Rspec)——0.04%和0.03%。由于纳米线阵列内部的多重散射路径，垂直SiNWAs表现出显著宽带增强效应。而倾斜纳米线在长波长区域展现出独特特性：光在正入射时获得更长往返反射路径，更易向外反射。此外，[100]晶向SiNWAs的横电场(TE)分量以牺牲横磁场(TM)分量为代价展现出强偏振不敏感特性，在1200nm波长处最小反射率<2%。当入射角θB≥58o时，[100]晶向SiNWAs表现出卓越的全向特性?；谟行Ы橹世砺鄣腃OMSOL理论验证揭示了垂直SiNWs在典型波长范围内存在有效的偶极耦合及强吸收模式。粒子隧穿经典禁阻区形成的高度束缚态使光吸收效应得到显著增强。

    关键词： 纳米腔、硅纳米线、光耦合效应、全向性、偏振

    更新于2025-09-23 15:22:29