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oe1(光电查) - 科学论文

28 条数据
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  • 多晶PbSe光电探测器的多尺度材料到系统建模

    摘要： 我们提出了一种基于物理的多尺度多晶硒化铅光电探测器材料-系统模型，该模型将基础材料特性与电路级性能指标相关联。通过实验观测的薄膜结构与电学表征，我们首先建立了能带结构模型，解释了敏化薄膜中的载流子类型反转现象及长载流子寿命特性。光敏薄膜独特的能带结构导致光生载流子分离——空穴迁移至反型PbSe/PbI?界面，而电子则被束缚在晶粒间区域的薄膜体相中。这些载流子输运过程共同构成了定量描述薄膜I-V特性的双电流光电导理论。 为捕捉像素尺寸效应与陷阱载流子阻塞影响，我们基于功函数相对差异建立了探测器薄膜金属接触模型。同时针对迁移率、寿命、量子效率、噪声等关键物理参数建立了详细模型，将这些参数与响应度R和比探测率D*等探测器性能指标紧密关联，揭示其与材料特性及工作条件的深层关系。 最终开发出基于Verilog-A的紧凑型SPICE模型，可直接与先进数字读出集成电路单元设计集成，用于模拟和优化高性能焦平面阵列——该阵列是自动驾驶汽车、物联网安防及嵌入式应用等快速扩张市场中的核心组件。

    关键词： 多晶材料、PbSe光电探测器、载流子类型反转、多尺度建模、量子效率、能带结构、SPICE模型

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 一维硫化镉纳米棒的可控生长及其带隙结构特性在可见光催化析氢反应中的应用

    摘要： 一维（1D）金属硫化物纳米结构是光催化水分解制氢（H2）最具前景的材料之一。然而，调控金属硫化物的纳米结构、光学、电学及化学性质以实现高效光催化剂仍具挑战性。本研究采用简便低成本的溶剂热法合成了一维CdS纳米棒（NRs），其中反应时间对CdS纳米棒长度（从100 nm增长至数微米）具有显著影响。实验证实，随着CdS纳米棒长度增加，其可见光催化产氢活性同步提升，在反应时间18小时获得的样品展现出最高产氢活性（206.07 μmol·g?1·h?1）。该优异产氢性能可归因于光学吸收特性的改善、电子能带结构的优化以及载流子复合速率的降低。

    关键词： 光催化产氢、能带结构、硫化镉纳米棒、电子-空穴复合、溶剂热合成

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 用于钙钛矿太阳能电池的室温处理非晶Sn-In-O电子传输层

    摘要： 我们报道了非晶锡铟氧化物（TIO，锡原子占比>50%）薄膜作为钙钛矿太阳能电池（PSCs）新型电子传输层（ETL）的研究。通过在室温下共溅射In2O3和SnO2，在常见透明导电氧化物——结晶铟锡氧化物（ITO，锡原子占比约10%）薄膜上制备了锡原子占比为52%、77%、83%、92%和100%的TIO薄膜。通过光学吸收谱和紫外光电子能谱确定了非晶TIO薄膜的能带结构。所有测试组分均表现出导带边位于ITO与钙钛矿（此处为三碘合甲基铵铅）导带边之间的特征，表明TIO有潜力成为PSCs的可行ETL。评估了基于TIO的PSCs光伏特性，主要得益于最高填充因子和开路电压，经TiCl4处理的77%锡原子占比TIO ETL获得了最优功率转换效率。尽管导带边相似，但填充因子和开路电压随锡原子占比变化而改变，我们将其归因于TIO ETL电阻率的显著变化，这将显著影响分流电阻和/或串联电阻。由于ITO和TIO由相同元素组成，TIO ETL可在腔室内连续生长于ITO透明导电氧化物上，有助于缩短生产时间和降低成本。

    关键词： 钙钛矿太阳能电池，电子传输层，电学性能，锡铟氧化物，能带结构，室温

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 具有应变增强电子和光学特性的GaN/BP范德华纳米复合材料在光电子学中的理论研究

    摘要： 通过构建范德华(vdW)纳米复合材料，可以推进具有理想特性的二维(2D)材料发展并显著拓展其应用领域?；诘谝恍栽砑扑悖颐侵な档?磷化硼(GaN/BP) vdW纳米复合材料是一种具有I型能带排列的直接带隙半导体。该纳米复合材料在可见光和近紫外区域展现出显著的光学特性。此外，通过面内双轴应变可调控GaN/BP纳米复合材料的带隙、能带边缘位置及光学吸收性能。3%强度的双轴拉伸应变可使GaN/BP纳米复合材料形成II型能带排列，从而实现光生载流子的有效分离。同时，施加双轴应变还能显著增强该材料在近红外和可见光区域的光学吸收能力。进一步研究表明，层间耦合的调节也是调控GaN/BP纳米复合材料电子与光学特性的有效途径。我们的研究揭示了GaN/BP纳米复合材料在光电器件中的潜在应用价值。

    关键词： 第一性原理计算、光吸收、应变工程、能带结构、氮化镓/黑磷纳米复合材料

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 关于石墨相氮化碳(g-C3N4)单层纳米结构的量子化学计算：聚合物薄片与量子点

    摘要： 近年来，石墨相氮化碳（g-C3N4）因其优异的面内及表面特性备受关注。研究采用HSE06/Def2-TZVP水平的密度泛函理论（DFT），对包含量子点的多种g-C3N4周期性及团簇模型进行了分析。其中侧向三嗪环与中心环近乎垂直排列的量子点（比其他团簇稳定98.40 kcal/mol），包括其平面类似物——氮化碳亚稳相在内，均表现出更高稳定性。该g-C3N4量子点的带隙与聚合物材料偏差最大（3.27 eV，7.9%）。而未弛豫的对称团簇与参考带隙（及全局硬度）偏差最?。?0.03 eV，1.0%），表明其可作为此类研究中聚合物表面模拟的替代团簇。态密度（DOS）图谱显示平面模型相较量子点存在固有不稳定性。此外，g-C3N4量子点在所有研究模型中展现出最高化学硬度。其电子能带结构表明该量子点相比聚合物表面具有更优的光吸收能力。但结构变化对C3N4模型中的轨道及电荷分布具有显著影响。

    关键词： 半导体，石墨相氮化碳，能带结构，传感器，密度泛函理论，量子点

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 交联聚乙烯/三元乙丙橡胶双介质聚合物的界面电荷动力学——基于能带结构的研究揭示

    摘要： 与电导率和介电常数相关的非连续电荷弛豫时间（即传统麦克斯韦-瓦格弛豫）是目前解释多层电介质界面电荷行为的主流理论。然而从微观视角看，单极/双极电荷动力学及其对应机制仍不明确。本研究通过能带结构分析交联聚乙烯（XLPE）/三元乙丙橡胶（EPDM）双层结构的界面电荷动力学，揭示界面电荷机制。在电应力作用下清晰观察到XLPE/EPDM双层结构的界面电荷积聚行为：界面处伴随电荷注入过程会出现单极或双极电荷，并随之发生电荷俘获。正电荷倾向于在XLPE侧积聚迁移，而同号电荷始终保留在EPDM侧。界面处负电荷数量多于正电荷?；赬LPE与EPDM电子能带结构揭示的能级对齐效应，双极界面电荷归因于界面发生的电荷转移过程。电荷俘获位点与电荷注入输运过程共同影响界面电荷行为。

    关键词： 能级、界面、陷阱位点、空间电荷、能带结构

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 石墨氮掺杂石墨烯量子点作为钙钛矿太阳能电池中的半导体添加剂

    摘要： 高效电荷传输对实现钙钛矿太阳能电池（PSCs）的高性能至关重要。本研究采用分子设计的石墨氮掺杂石墨烯量子点（GN-GQDs）作为钙钛矿薄膜的功能性半导体添加剂。富含氮活性位点的GN-GQDs参与钙钛矿薄膜结晶过程，并通过路易斯酸碱相互作用有效钝化晶界（GB）陷阱态。此外，晶界处的半导体性GN-GQDs与钙钛矿具有匹配的能级结构，可促进晶界电荷传输。GN-GQDs还表现出n型掺杂特性，能提升钙钛矿薄膜的费米能级。这显著改善了PSCs中的电荷传输，同时降低了界面复合。得益于这些优势，采用NiO/钙钛矿/PCBM/BCP结构的倒置平面PSCs实现了19.8%的高效率且无迟滞现象。经GN-GQDs修饰的PSCs即使不封装也展现出优异稳定性，这归因于被保护的晶界和更具疏水性的改性薄膜表面。该研究凸显了一种兼顾高效与稳定的GQDs添加剂优化设计策略。

    关键词： 氮掺杂、能带结构、石墨烯量子点、钙钛矿太阳能电池、电荷传输

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 通过尺寸调控石墨烯量子点能带结构以实现高效有机太阳能电池

    摘要： 石墨烯量子点（GQDs）的电子态可通过调节横向尺寸和边缘结构进行调控，进而影响其光电性能与应用。本研究通过光芬顿反应制备了三种不同横向尺寸的GQDs，并采用凝胶柱色谱法进行分离，系统研究了它们对基于聚（3-己基噻吩）（P3HT）及P3HT/（6,6）-苯基-C61丁酸甲酯（PCBM）共混膜的倒置有机太阳能电池光伏性能的影响。与P3HT:PCBM电池相比，添加0.8%蓝光GQDs、绿光GQDs和橙光GQDs的P3HT:PCBM太阳能电池功率转换效率分别从3.06%提升至3.54%、4.43%和3.73%，短路电流密度达到10.3、13.34和11.19 mA cm-2。研究还表明，主要由GQDs横向尺寸调控的能带结构（电子态）是决定其作为常规P3HT:PCBM太阳能电池添加剂时光伏性能倾向的关键因素。

    关键词： 功率转换效率、能带结构、有机太阳能电池、石墨烯量子点

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 基于Zn2SnO4致密层的高效钙钛矿太阳能电池

    摘要： 本工作开发了一种新的回流冷凝法制备Zn2SnO4薄膜，并首次将其作为致密层应用于钙钛矿太阳能电池(PSC)，实现了20.1%的效率。该高效率可归因于：i)作为PSC致密层时，Zn2SnO4具有高电子迁移率和合适的能带结构，能有效提取载流子并传输电子；ii)FTO基底表面被Zn2SnO4致密层完全覆盖，阻止了钙钛矿层与FTO的直接接触，显著抑制了电荷复合。因此，采用Zn2SnO4致密层的电池展现出优异的光伏性能。

    关键词： Zn2SnO4、光伏特性、致密层、钙钛矿太阳能电池、电荷复合、能带结构

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 利用无监督机器学习探索材料能带结构空间

    摘要： 一种无监督机器学习算法首次被用于探索材料电子能带结构空间。采用最先进的t分布随机邻域嵌入（t-SNE）高维数据可视化算法，对直接从材料布里渊区提取的电子指纹构建的特征空间进行处理。通过设计不同空间并将其映射至低维维度，得以一次性分析和探索数千种材料此前未被测绘的能带结构空间。在所有分析案例中，机器学习都能根据所涉特征对材料进行学习和聚类。t-SNE有望成为探索材料空间的极有效工具。

    关键词： 费米学、数据可视化、能带结构、无监督机器学习、数据挖掘、材料信息学、高通量材料计算

    更新于2025-09-11 14:15:04