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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 硅纳米线/PEDOT:PSS异质结太阳能电池的光强与光谱依赖特性

    摘要： 近期，由于制备成本低且具备实现良好效率的潜力，硅/导电有机聚合物异质结太阳能电池研究日益受到关注。在n型硅表面涂覆聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)形成的此类异质结，其理论性能可与传统p-n型硅结媲美。然而这些器件仍需优化制备参数才能与传统p-n结硅太阳能电池竞争。本研究报道了Ag/PEDOT:PSS/n-SiNW/Al太阳能电池在不同光照强度和波长下的光电响应。该器件通过在n-Si纳米线基底上旋涂PEDOT:PSS制备而成。值得注意的是，其J-V特性曲线中的短路电流显著低于外量子效率测试结果。观测发现高光照强度下光电流密度和填充因子明显劣化，这表明由于硅与PEDOT:PSS中空穴迁移率的差异，在高强度下Si-PEDOT:PSS界面可能产生了空间电荷积累。该现象也可能强烈归因于PEDOT:PSS层的结构变化——这种变化可能改变载流子动力学特性，进而影响该层的电学响应。通过分析不同强度下的器件响应有助于优化光照条件，而波长响应研究则能深化对太阳能电池工作原理的理解并指导制备参数优化。这为深入研究聚合物层性能优化及提升PEDOT:PSS/SiNW基太阳能电池性能开辟了新方向。

    关键词： PEDOT:PSS，异质结太阳能电池，硅纳米线，光捕获

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 利用硅纳米线生成频率简并的四光子纠缠态

    摘要： 集成光子学正成为产生高亮度、高稳定性且可扩展的双光子纠缠态的理想平台。这种高亮度、高品质的光子对源促使研究人员进一步研究和操控多光子纠缠态。在此，我们基于长度为1厘米的单根硅纳米线，实验演示了频率简并的四光子纠缠态的产生。借助萨格纳克环和额外光学元件，生成了偏振编码的纠缠态。通过量子干涉和量子态层析技术对这些态进行分析。作为示例，我们展示了所生成的量子态可用于实现相位超分辨。我们的工作为在紧凑的片上环境中制备不可区分的多光子纠缠态并实现量子算法提供了一种方法。

    关键词： 硅纳米线、频率简并、集成光子学、四光子纠缠态、量子算法

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 采用纳米工程硅晶片和溶胶-凝胶TiO2基异质结构在室温下制备的低成本光电探测器架构

    摘要： 过去几十年里，关于二氧化钛（TiO?）纳米晶形式的研究已取得显著成果。尽管非晶态TiO?相比晶态TiO?成本要低得多，却未得到深入研究。本研究表明：在环境条件下采用n型硅纳米线阵列与非晶TiO?溶胶-凝胶构建的异质结构，其紫外-可见光探测性能获得显著提升。我们这种超低成本紫外-可见光探测器可覆盖广泛应用领域。实验数据显示，在仅1V低偏压下，器件具有0.23毫秒/0.17毫秒的快速上升/衰减时间常数，紫外波段响应度高达6.0 A/W，可见光波段达25.0 A/W。纳米线阵列结构带来的超大比表面积使光响应提升了两个数量级。除最终电极沉积外，整个器件制备均采用低成本的全溶液法在环境条件下完成。这些低成本紫外-可见宽带光探测器有望服务于广泛的应用场景。

    关键词： 异质结构、紫外-可见光探测、二氧化钛、硅纳米线、光电探测器

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 硅纳米线涂层歧管微通道中的增强流动沸腾

    摘要： 开展了一项实验研究，对比分析了硅纳米线（SiNWs）涂层与普通壁面结构的硅基歧管微通道散热器中，去离子水在两相沸腾流动时所关联的传热特性、压降特性及流动不稳定性特征。该歧管微通道装置由硅基底上蚀刻的平行横向微通道与玻璃盖板上的纵向微通道构成，硅微通道底部及侧壁生长有硅纳米线。通过构建闭环实验系统展示了其热力与水力性能。实验数据覆盖质量流速250-1250 kg/m2·s范围及15-65 K过冷入口温度条件。结果表明：相同壁面过热条件下，SiNWs装置的散热热通量较普通壁面提升约20%。当质量流速为1250 kg/m2·s且入口过冷温度65 K时，可在约85K壁面过热下实现431.3 W/cm2的有效散热热通量。总体而言，SiNW涂层在增强流动沸腾传热的同时表现出更缓慢的压降增长趋势，而三维歧管微通道设计能有效抑制整个单/双相流区域的流动不稳定性。这表明在硅纳米线表面结构中集成三维流动，在高热通量冷却应用中具有重要潜力。

    关键词： 硅纳米线、多流道微通道、流动沸腾、两相流

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 通过原子模拟方法研究体硅纳米材料的弹性特性

    摘要： 本文采用原子有限元法对块体硅纳米材料的弹性特性进行了系统研究。通过Tersoff-Brenner势函数描述硅原子间相互作用，并构建了与连续介质有限元法计算方案相似的原子有限元法体系。针对被视为三维结构的[100]、[110]和[111]取向硅纳米线，计算了其杨氏模量与泊松比。研究发现：相同半径下，[100]取向纳米线的杨氏模量最低，而[110]取向纳米线具有最高值。研究还建立了[100]取向硅纳米线的弯曲变形模型并计算了其弯曲刚度。

    关键词： 原子有限元法、硅纳米线、泊松比、弹性性能、弯曲刚度、杨氏模量

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 基于改性硅纳米线的低成本稳定表面增强拉曼散射基底

    摘要： 本文报道了一种用于表面增强拉曼光谱（SERS）的简易、稳定、低成本且易于制备的基底。硅纳米线是纳米技术不同领域中广泛应用的纳米结构之一。通过构建并调控纳米线间隙、降低其填充率及锥度，硅纳米线被转化为适用的SERS基底。此外，还研究了退火和后处理KOH刻蚀对这些镀银硅纳米线基底的影响。结果表明，所采用的工艺显著增强了捕获的拉曼信号。对于采用KOH方法刻蚀的样品，还获得了拉曼信号达到最大值时的最佳刻蚀时间。最终实现了拉曼信号的超高增强。

    关键词： 硅纳米线，表面增强拉曼光谱，SERS基底

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 通过高场空穴输运洞察硅纳米线中的声子散射：边界条件的影响及与体声子近似的比较

    摘要： 基于玻尔兹曼输运方程研究了声子散射建模方式对硅纳米线中空穴输运的影响。从原子尺度描述纳米线声子与采用体材料声学/光学声子近似这两种方法出发，分析了边界条件对高场空穴输运的影响。声子边界条件会影响漂移速度和动量弛豫时间（尤其在低电场下），但能量弛豫时间几乎不受边界条件影响。虽然体材料声子近似无法复现能量弛豫行为与空穴分布函数特性，但通过改变体材料声子模型中声学声子散射强度，可以近似模拟边界条件变化产生的影响。

    关键词： 硅纳米线、边界条件、体声子近似、声子散射、高场空穴输运

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 应变工程硅纳米线场效应晶体管（?-Si-NWFET）在IOS衬底上的性能研究

    摘要： 本研究为开发性能增强的应变工程硅纳米线场效应晶体管提供了设计空间。通过合理选择高k栅介质，将纳米线沟道嵌入绝缘体上硅衬底的比例作为关键设计参数。该比例与栅介质的协同作用会在纳米线沟道中引入应力，且根据参数选择不同，应力性质可从拉应力转变为压应力。这种诱导应力会改变沟道内原有的本征声子应力，从而调控器件沟道中的载流子输运行为。我们通过将相关应力效应纳入自主研发的自洽量子静电框架，建立了部分嵌入纳米线FET的载流子输运模型，并采用非平衡格林函数方法求解方程组。 研究表明：拉应变下的声子散射以消耗电子能量为代价；而在压应力条件下，电子在散射过程中反而可能获得能量。因此器件电流随拉应力增强而提升，当本征拉声子应力与诱导压应力相互抵消时电流值相对较小。但当压应力最终超越本征拉声子应力时，电流再次呈现上升趋势。总体而言，当前器件在所有嵌入比例和栅介质条件下均展现出优异的开关特性：最大关态电流Ioff<10 nA/μm，阈值电压低于0.3 V，跨导gm约10^4 μS/μm，亚阈值摆幅约100 mV/dec，漏致势垒降低效应约100 mV/V。

    关键词： iOS衬底、高k栅极绝缘体、应变工程、硅纳米线、非平衡格林函数、量子静电框架、场效应晶体管

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 具有双层栅结构的硅纳米线场效应晶体管的阈值电压特性

    摘要： 本文研究了具有双层栅结构的硅纳米线金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）的阈值电压特性。该器件因具备多项优势——其工作原理与无结纳米线晶体管相似、上层栅极（UG）的屏蔽效应可保护下层栅MOSFET免受外部电磁干扰、在短沟道与厚栅氧化层之间实现平衡、以及与传统MOS工艺兼容的制造流程——被认为是纳米器件在超大规模集成电路中最具应用前景的方案。文中测量并分析了阈值电压与栅长、UG偏压、衬底偏压、漏极偏压及温度的关系。此外，通过提出UG电场穿透效应来解释器件的短沟道特性，并建立分段曲线模型揭示阈值电压与漏极偏压关系的物理本质。这种双层栅结构技术为设计多种器件（如小信号模拟电路单元、单电子器件和量子比特单元）提供了可能。

    关键词： 短沟道效应、硅纳米线（Si-NW）、阈值电压特性、MOS器件、双层栅结构

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 扫描电子显微镜内硅纳米线弹性行为的测定

    摘要： 采用配备压阻式力传感器的微操纵器，在扫描电子显微镜（SEM）真空腔室中对双锚定?110?取向硅纳米线样品进行了三点弯曲测试。制备的纳米线宽度为35纳米和74纳米，高度为168纳米。通过自上而下的制备方法（包含一系列刻蚀工艺），这些纳米线与其10微米高的支撑结构实现了一体化制备。通过透射电子显微镜（TEM）精确测定了纳米线横截面的实际尺寸。在SEM腔室中进行实验，还能直接观察理想加载条件（如扭转）的任何偏差，从而在模拟中予以考量。当采用169吉帕作为?110?取向硅的弹性模量（体材料值）时，实测的力-位移行为与有限元建?；竦玫哪Ｄ饨峁叨任呛稀Ｒ虼?，测试结果既未显示尺寸效应，也未发现所研究纳米尺度物体存在残余应力的证据。同时捕捉到了原生氧化层随纳米线尺寸减小而增强的效应。结果表明，所开发的纳米线制备方法具有集成到功能性微机械器件中的潜力。

    关键词： 扫描电子显微镜、硅纳米线、三点弯曲试验、有限元建模、弹性行为

    更新于2025-09-09 09:28:46