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超薄CsPbBr3纳米线的自组装模板限域生长
摘要: 现有方法制备超?。ㄔ?纳米)CsPbBr3纳米线仍具挑战性,因其晶体生长过程极快。本研究开发了自组装纳米模板限域生长策略来制备超薄CsPbBr3纳米线:在采用由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、PbBr2、CsBr及封端剂组成的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液进行静电纺丝时,PMMA链会自组装形成纳米通道作为电纺PMMA纤维内的纳米模板。由于纳米通道内前驱体量极少,DMF蒸发后即可获得超薄CsPbBr3纳米线。这些存在于PMMA纤维中或分散于甲苯的CsPbBr3纳米线呈现明亮蓝光发射。通过调节搅拌时间及DMF中PMMA、PbBr2和CsBr的用量可控制产物结构。该研究通过静电纺丝过程中的自组装模板限域生长策略,为超精细CsPbBr3纳米结构工程化提供了新方法,有望应用于蓝光发光二极管等光电器件。
关键词: 纳米线,CsPbBr3,静电纺丝,光致发光
更新于2025-09-19 17:13:59
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全光学InAsP/InP纳米线开关集成于硅光子晶体中
摘要: 我们报道了在通信波长下,利用集成于硅光子晶体中的亚波长InP/InAsP纳米线成功实现全光开关。本研究采用基于光子晶体中空气沟槽的两种不同混合纳米线腔体。这些混合腔体兼具III-V族材料的功能特性与硅波导的低传输损耗优势。由纳米线诱导的线缺陷光子晶体腔展现出25000的品质因数,高于我们先前演示的混合系统??厥奔湮?50皮秒,属于目前已报道纳米线开关中最快之列。我们发现开关时间与品质因数呈明显相关性。通过改变泵浦功率的测量估算出开关能量为数百飞焦耳,该数值低于相同泵浦条件下无纳米线及空气沟槽的参考硅光子晶体腔。这表明集成于硅光子晶体中的InP/InAsP纳米线有助于降低开关能耗。
关键词: 全光开关、原子力显微镜操控、纳米光子学、光子晶体、纳米线、光子集成电路
更新于2025-09-19 17:13:59
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GaAsSb纳米线的原位钝化以增强红外光电响应
摘要: 半导体纳米线(NWs)的表面钝化对其光电特性和应用至关重要。本研究通过实验探究了外延InP壳层的原位钝化效应及相应光电探测器性能。与未钝化的纯GaAsxSb1-x核纳米线相比,GaAsxSb1-x/InP核壳纳米线展现出更强的光致发光和阴极荧光强度。相应地,制备的单根GaAsxSb1-x/InP核壳纳米线光电探测器在1.3μm波长、1.5V偏压下实现了325.1 A/W的响应度(较单根纯GaAsxSb1-x核纳米线探测器143.5 A/W显著提升),其探测率分别为4.7×1010和5.3×1010 cm√Hz/W,性能相当。这归因于原位钝化增强了载流子迁移率和浓度,从而同时提高了光电导率和暗电导率。结果表明,原位钝化是提升GaAs1-xSbx纳米线基光电器件性能的有效方法。
关键词: 半导体,表面钝化,红外光电探测器,GaAsSb,MOCVD,InP,纳米线
更新于2025-09-19 17:13:59
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MXene增强交叉Zn?GeO?纳米线的深紫外光伏性能
摘要: Zn2GeO4晶体因其约4.69电子伏特的宽带隙而成为深紫外探测的理想半导体材料。为进一步提升其深紫外性能,研究人员在交叉排列的Zn2GeO4纳米线网络材料上引入了具有高导电性、可调电子结构及非线性光学特性的二维MXene材料。实验结果表明:基于Zn2GeO4/MXene复合纳米结构的深紫外探测器展现出优异的光电性能,在254纳米波长光照下获得最大响应度20.43 mA/W和9.9%的外量子效率。这种卓越的光学性能源于MXene与Zn2GeO4纳米线的协同效应——MXene的金属特性为复合材料提供了快速电子传输通道,从而产生更强的光电流和更快的光电响应;同时,Zn2GeO4纳米线、MXene层及其界面构成的独特半导体-导体网络与大接触面也促进了样品中光生电子-空穴对的分离。鉴于MXene材料种类繁多,本研究为最大化其在深紫外光电探测器中的应用提供了新策略。
关键词: 光电探测器、纳米线、深紫外、Zn2GeO4、MXene
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于InAs和InAsSb纳米线的红外光电探测器最新进展
摘要: 近年来,准一维半导体纳米线在光电器件领域引发了广泛研究兴趣。具有窄带隙的III-V族化合物半导体结构——砷化铟(InAs)纳米线,展现出高电子迁移率及从可见光到中波红外(MWIR)波段的高吸收特性,在室温高性能红外探测器领域极具应用潜力。因此,该材料的生长工艺、器件制备及性能特征日益受到关注,推动了室温下对可见光至MWIR波段具有高灵敏度响应的InAs纳米线光电探测器发展。本综述首先探讨低维结构的生长过程及材料基本特性(如晶相、迁移率、形貌、表面态和金属接触等),继而详细阐述三种提升探测器截止波长覆盖范围的解决方案:可见光辅助红外探测技术、垂直纳米线阵列技术,以及通过增加锑组分生长InAsSb纳米线实现的能带工程。最后系统总结并比较了当前InAs纳米线MWIR光电探测器前沿光电子技术的优势与挑战,提出技术发展路线与前景的初步建议。本综述重点勾勒了InAs纳米线MWIR光电探测器在材料生长、器件制备及性能表征方面的研究进展,为宽光谱范围下一代高性能探测器的研发提供了参考依据。
关键词: 纳米线、垂直阵列、InAsSb、中波红外光电探测器、InAs
更新于2025-09-19 17:13:59
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用于可见光纳米线光电探测器等离子体隐身的氮化锆
摘要: 光电探测器散射的光会干扰探测场,从而产生噪声。隐身技术是降低此类噪声的有效方法。本文从理论上研究了一种新兴等离子体材料——氮化锆(ZrN)作为硅(Si)纳米线光电探测器的等离子体隐身层,并与传统等离子体材料金(Au)进行对比。通过米氏理论,我们实现了可见光波段的全散射抵消。研究发现:在400-500纳米波段,ZrN隐身层使裸露硅纳米线的散射强度显著降低,其效果比Au隐身层高出40%;在550纳米处两者的散射抵消效果相当;而在600-700纳米波段,Au隐身层的散射抵消性能优于ZrN。为综合评估降噪性能,我们计算了品质因数(FOM,定义为隐身纳米线相对于裸硅纳米线的吸收效率与散射效率之比)。结果表明:在400-500纳米波段,优化后的ZrN隐身层使FOM较裸硅纳米线提升3倍,较优化Au隐身层提升60%;而在600-700纳米波段,优化Au隐身层较裸硅纳米线提升达17.69倍,较优化ZrN隐身层提升2.7倍。我们还预测了400-650纳米波长范围内实现最大FOM值的隐身纳米线最优尺寸参数。
关键词: 等离子体隐身、核壳结构、纳米线、新兴等离子体材料、氮化锆、散射消除
更新于2025-09-19 17:13:59
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带有金属光栅反射器的微型化砷化镓纳米线激光器
摘要: 该研究提出了一种具有高端面反射率的微型纳米线激光器。通过在纳米线与基底之间集成银光栅实现了高端面反射率,并采用有限元法计算了其传播与反射特性。仿真结果表明:当纳米线直径为200纳米、光栅周期为20时,反射率可达77.6%,是无金属光栅反射器纳米线的近三倍。对于相同长度的纳米线,有无金属光栅反射器对应的阈值增益比约为1:4。得益于高反射率,当光栅周期为5时,纳米线长度可缩短至0.9微米,从而形成真正意义上的三维尺寸均小于1微米(直径200纳米)的纳米激光器。这种具有低阈值和微型化特性的纳米线激光器对片上信息系统与网络具有重要意义。
关键词: 纳米线,纳米激光器,金属光栅
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过两步银辅助湿法化学蚀刻制备用于光伏的黑色硅实现宽带减反射
摘要: 本文报道了通过两步金属辅助化学刻蚀(MACE)制备的黑硅(b-Si)在光伏(PV)应用中展现的宽带减反射特性。该方法包括在HF:AgNO3水溶液中沉积银纳米颗粒(Ag NPs),随后在HF:H2O2:去离子水(DI H2O)溶液中刻蚀不同时间(10-25秒)。研究了刻蚀时间对b-Si纳米线表面形貌和光学性能的影响。表面形貌表征证实存在高度为350-570纳米、直径为150-300纳米的b-Si纳米线。由于折射率梯度效应,这些b-Si纳米线表现出优异的宽带减反射性能,以300-1100纳米波长范围内的加权平均反射率(WAR)表示。经过20秒刻蚀后,生成了高度为570纳米、宽度约200纳米的b-Si纳米线,其WAR为5.5%,是本研究中最低的WAR值,在600纳米波长下实现了95.6%的吸收率。增强的宽带光吸收产生了高达39.7 mA/cm2的最大潜在短路电流密度(Jsc(max)),相比c-Si参照样品提升了51%。这种简易的b-Si宽带增强减反射制备方法,有望成为制造高光电流光伏器件的有效技术。
关键词: 黑硅、纳米线、银辅助蚀刻、折射率渐变、减反射
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年IEEE第46届光伏专家会议(PVSC)- 美国伊利诺伊州芝加哥(2019.6.16-2019.6.21)] 2019年IEEE第46届光伏专家会议(PVSC)- 通过原位电子设备对子串级光伏组件的性能与衰减评估
摘要: 我们报道了一种硅场发射阵列(FEA),其在栅极-发射极电压低于75V时能实现超过100A/cm2的电流密度。这是目前半导体FEA报道的最高电流密度,已接近Spindt型金属阴极的水平。我们通过采用新型器件结构实现这一成果——将高纵横比硅纳米线限流器与每个发射尖端串联,从而解决FEA中的主要失效机制。这些限流器通过抑制焦耳热导致的发射尖端失效,显著提升了器件可靠性。我们运用创新工艺制备出与场发射尖端自对准的小尺寸栅极孔径(约350纳米),使器件能在栅极-发射极电压低于75V的条件下实现超过100A/cm2的工作电流密度。该FEA展现的性能有望推动更小型化、更高效率及大功率真空电子器件的发展。
关键词: 场发射阵列、纳米线、场发射阵列、硅基场发射阵列、硅尖端、硅纳米线限流器
更新于2025-09-19 17:13:59
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单晶钙钛矿纳米线中超过81纳秒的载流子寿命实现了大开关比光电探测器
摘要: 单晶钙钛矿纳米线因其能通过自然形成的边界在纳米尺度上操控光与载流子的独特优势,成为光探测及其他光电子应用的理想候选材料。尽管已付出大量努力来生长高质量单晶钙钛矿纳米线,但其载流子寿命仍远低于块体单晶材料。本研究基于精细动力学控制的表面引发溶液生长法,制备出载流子寿命长达81纳秒的高质量单晶MAPbI3纳米线,其性能超越所有其他溶液法制备的单晶MAPbI3纳米线。由此制备的金属-半导体-金属光电探测器在1V偏压下暗电流极低(180飞安),在10.2毫瓦/平方厘米光照下电流为340皮安,对应开关比达1880——这是未经任何钝化处理的MAPbI3纳米线光电探测器中最大的开关比。如此优异的性能归因于生长所得具有减少晶界的高寿命MAPbI3纳米线。该高性能MAPbI3纳米线光电探测器在成像传感器领域具有应用潜力。
关键词: 纳米线、钙钛矿、单晶、光探测、载流子寿命
更新于2025-09-19 17:13:59