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oe1(光电查) - 科学论文

36 条数据
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  • 锡碘化物钙钛矿中混合阳离子（胍、甲脒和苯乙胺）如何影响其载流子动力学及太阳能电池特性

    摘要： 尽管近期无铅锡碘化物钙钛矿（ASnI3）太阳能电池备受关注，但混合A位阳离子的作用尚未完全阐明。本研究通过时间分辨微波电导率（TRMC）技术，报道了有机A位阳离子（胍盐GA、甲脒FA和苯乙胺PEA）三元混合对电池性能及载流子动力学的影响。(GAxFA1?x)0.9PEA0.1SnI3在x=0.15时达到最大光电转换效率7.90%，且随GA含量增加效率急剧下降。值得注意的是，无论是否含空穴传输层，我们对ASnI3的TRMC测量结果与器件表现趋势一致。分析表明，晶粒中GA阳离子位置导致的电子迁移率变化显著影响PCE。该研究揭示了混合A位阳离子的作用机制，为锡基钙钛矿太阳能电池的进一步发展指明了方向。

    关键词： 时间分辨微波电导率、混合A位阳离子、太阳能电池性能、锡碘化物钙钛矿、载流子动力学、无铅

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 溶液法制备的石墨烯量子点/硅异质结近紫外光电探测器中载流子动力学与性能的尺寸效应及局域态影响

    摘要： 报道了尺寸和局域缺陷态对光生载流子复合动力学的影响，该影响关系到基于石墨烯量子点（GQDs）的硅兼容近紫外异质结光电探测器性能。通过氧化石墨烯的氧化切割（自上而下法）、水热还原及不同转速梯度离心，制备出粒径约3.0至8.0纳米的GQDs。研究了不同尺寸样品的结构、组分、光物理特性及光生载流子动力学。光谱特征与载流子动力学受GQDs尺寸及局域表面态有效调控，这些因素同时决定了光生载流子的平均复合寿命。采用溶液法制备的量子点垂直异质结光电探测器在宽光谱范围内展现优异性能，近紫外区（380纳米）具有峰值响应。使用直径约6.0纳米GQDs制备的器件展现出3.5安/瓦的最高峰值响应度，与载流子动力学呈现显著关联。据我们所知，这是石墨烯量子点或碳纳米结构领域唯一揭示量子点尺寸与局域表面态对光生载流子动力学及相应光电探测器性能直接关联的研究报道。

    关键词： 石墨烯量子点、载流子动力学、异质结、硅兼容、近紫外光电探测器

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过精确控制尺寸、架构及等离子体纳米颗粒的界面定位来调控钙钛矿太阳能电池中的载流子动力学

    摘要： 将等离激元纳米粒子（NPs）与半导体纳米结构紧密接触，可通过局域表面等离激元共振（LSPR）增强光吸收和/或促进载流子传输，从而有效调控半导体的光电特性。本文首次报道了通过在电子传输层（ETL）中嵌入单分散等离激元/介电核壳NPs（其介电壳厚度系统变化而等离激元核直径固定），对钙钛矿太阳能电池（PSCs）的载流子动力学进行深入研究。具体而言，我们首先利用星形嵌段共聚物纳米反应器策略，制备了一组尺寸精确可控（即固定金核直径与可调二氧化硅壳厚度）且构型多样（普通金NPs与等离激元/介电金/二氧化硅核壳NPs）的金NPs。随后将这些单分散NPs夹在两层连续的二氧化钛ETL之间。研究发现存在一个临界二氧化硅壳厚度阈值——当壳厚低于该值时，来自金核的热电子易于注入二氧化钛（即热电子转移，HET），这提升了二氧化钛ETL中的局部电子迁移率，从而改善电荷传输并提高短路电流密度（Jsc）。值得注意的是，HET效应还会抬升二氧化钛的费米能级，进而增强内建电势与开路电压（Voc）。综合结果表明，采用三明治结构TiO2/金NPs/TiO2 ETL构建的PSCs同时实现了Jsc与Voc的显著提升，在平面型和介观结构型PSCs中分别获得了18.81%和19.42%的冠军功率转换效率（PCE）。由此可见，在ETL中合理定位经精心设计的单分散等离激元NPs可有效调控载流子动力学，为开发高性能PSCs提供了独特平台。

    关键词： 热电子转移、钙钛矿太阳能电池、等离子体纳米粒子、载流子动力学、局域表面等离子体共振

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 晶界限制了脉冲激光沉积α-SnWO?薄膜光吸收体中的载流子传输

    摘要： 近期，α-SnWO4因其接近最佳的约1.9电子伏特带隙及相对于可逆氢电极约0伏特的早期光电流起始电位，作为光电化学水分解串联器件中顶部吸光材料的潜力备受关注。然而金属氧化物半导体普遍存在的载流子扩散长度与光穿透深度不匹配问题，目前阻碍了其实现高光电转换效率。本研究通过阐明α-SnWO4薄膜的脉冲激光沉积工艺与退火处理来优化其载流子传输特性。时域微波反射电导率(TRMC)测量表明，高温处理能使α-SnWO4的光电导率提升超过一个数量级。时域太赫兹光谱(TRTS)的补充分析显示，这种改善源于热处理薄膜晶粒尺寸的增大。此外，TRTS揭示α-SnWO4中电子-空穴载流子迁移率高达0.13平方厘米每伏特每秒，该数值与迄今性能最优的金属氧化物光阳极材料BiVO4相当。这些发现表明α-SnWO4光阳极的性能具有显著提升潜力。

    关键词： α-SnWO4、金属氧化物光电极、晶界、载流子动力学、脉冲激光沉积

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • InGaN/GaN发光二极管中的热效率下降：利用温度相关射频测量解耦多物理效应

    摘要： 多物理过程（如有源区复合动力学、载流子注入与输运以及内部发热）可能导致InGaN/GaN发光二极管（LED）出现热效率下降和效率下降现象。然而，目前缺乏在电注入条件下解耦这些过程并明确其各自对效率下降现象贡献的可靠方法与表征技术。本研究通过综合速率方程法和温度依赖性脉冲射频测量技术，解耦量子阱固有辐射效率、注入效率、载流子输运及热效应，探究了电注入单量子阱InGaN/GaN LED的热效率下降与效率下降问题。量子阱固有复合速率的测定证实：高电流密度下的效率下降由强非辐射复合（其温度依赖性与间接俄歇过程一致）与辐射速率饱和共同导致；高温下整体效率降低（热效率下降）则源于载流子从辐射过程向非辐射过程的转移。该速率方程法与温度依赖性脉冲射频测量技术能明确获取量子阱的真实复合动力学特性，是研究III族氮化物LED效率问题的有效方法。

    关键词： InGaN/GaN发光二极管、载流子动力学、效率衰减、脉冲射频测量、热衰减

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于二维硼纳米片自供电光电探测器

    摘要： 由于其引人入胜的特性，对石墨烯之外新兴单元素二维（2D）纳米片的持续探索是下一代应用中令人兴奋的研究领域。本文中，我们展示了一种通过改进的液相剥离法高效合成高结晶度二维硼（B）纳米片的方法。此外，利用飞秒时间分辨瞬态吸收光谱系统研究了载流子动力学，揭示了载流子转移过程中具有超快恢复速度?；谡庑┙峁?，通过将所制备的二维B纳米片应用于光电化学（PEC）型和场效应晶体管（FET）型光电探测器，研究了其光电性能。实验结果表明，所制备的PEC器件不仅表现出良好的自供电能力，在紫外区域还具有高达2.9–91.7 μA W?1的高光电响应度。此外，FET器件在405 nm激发光照射下也表现出174–281.3 μA W?1范围内可调的光电响应度。我们坚信，当前工作将为二维B纳米片在电子和光电器件中的成功应用铺平道路。此外，所提出的方法可用于探索其他单元素二维纳米材料。

    关键词： 二维硼纳米片、光电器件、载流子动力学、液相剥离、光电探测器

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 利用扩展π共轭聚合物二酮吡咯并吡咯层研究钙钛矿太阳能电池中的超快载流子动力学以实现空穴传输

    摘要： 我们在此展示了一种基于二酮吡咯并吡咯的新型聚合物空穴传输材料（PBDTP-DTDPP，聚[[2,5-双(2-十六烷基)-2,3,5,6-四氢-3,6-二氧代吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二基]-交替-[2,2'-（4,8-双(4-乙基己基)-1-苯基-苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩）双噻吩并[3,2-b]噻吩]-5,5'-二基]]）在钙钛矿太阳能电池中的应用。该材料性能在优化结构的太阳能电池（FTO/SnO?/钙钛矿/PBDTP-DTDPP/Au）中进行了测试，器件展现出14.78%的功率转换效率。通过瞬态吸收光谱研究了器件的电荷载流子动力学，测定了含PBDTP-DTDPP器件的电荷分离与复合动力学，并与参比器件进行对比。研究发现：PBDTP-DTDPP的空穴分离时间（<4.8皮秒）与螺-OMeTAD相当，但非成对复合量存在差异——该聚合物空穴传输层（HTL）对二阶复合的抑制效果显著弱于螺-OMeTAD。这一效应对于研究基于二酮吡咯并吡咯HTL材料的优化太阳能电池器件中的电荷传输机制尤为重要。

    关键词： 钙钛矿太阳能电池、瞬态吸收光谱、PBDTP-DTDPP、载流子动力学、空穴传输材料

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 核壳量子点太阳能电池

    摘要： 半导体纳米晶体（即量子点，QDs）具有多样的光学和电学特性。然而，由于高比表面积，QDs存在大量表面缺陷/陷阱，这些缺陷作为QDs内部非辐射载流子复合中心，会降低太阳能电池整体性能。通过生长不同材料/组分的外壳形成"核壳量子点"来实现表面钝化，已被证明是减少表面缺陷和限制势垒的有效方法，该方法可拓宽吸收光谱、加速载流子转移并降低激子复合损失。本文综述了通过调控核壳量子点结构来优化激子动力学从而提升太阳能电池性能的最新研究进展，阐述了核壳材料能带排列、核尺寸、壳层厚度/组分以及"巨型"量子点（厚壳层）界面工程在接枝载流子清除剂（半导体/电解质）前后对电子-空穴空间分离、载流子传输及限制势垒的影响，并介绍了基于核壳量子点的太阳能电池性能表现，最后对核壳量子点的理性设计提出展望，以进一步推动高效稳定量子点敏化太阳能电池的发展。

    关键词： 核壳量子点、载流子动力学、太阳能电池、界面工程

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [IEEE 2019年第44届国际红外、毫米波和太赫兹波会议(IRMMW-THz) - 法国巴黎 (2019.9.1-2019.9.6)] 2019年第44届国际红外、毫米波和太赫兹波会议(IRMMW-THz) - 单层与多层石墨烯的调制行为、电导率及载流子动力学

    摘要： 将展示单层和多层石墨烯（SLG和MLG）样品及调制器器件的时域与时分辨太赫兹研究。实验观察到这些器件即使在极低电压下也能实现高达100%的高性能调制。如此宽频谱范围内的大调制深度与简洁器件结构，使其在太赫兹及相关技术领域的应用具有重要价值。此外还研究了SLG和MLG器件的电导率，发现随着层数增加会出现行为变化。样品在脉冲通量与颜色作用下的载流子动力学特性同样极具研究意义。

    关键词： 调制器、载流子动力学、电导率、太赫兹、石墨烯

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 光激发载流子的超快自俘获为三硫化锑光伏器件设定了上限

    摘要： 三硫化二锑（Sb2S3）被视为极具潜力的光伏材料，但其性能尚未达到理想水平。功率转换效率低下和较大的开路电压损失通常归因于界面与体相中的非本征缺陷。通过对Sb2S3多晶薄膜和单晶进行光谱研究，我们发现其普遍存在以下特征：具有0.6电子伏特斯托克斯位移的红移光致发光现象，以及在载流子密度高达约10^20 cm^-3时仍未饱和的皮秒级载流子俘获过程。这些特征结合Sb2S3单晶的偏振陷阱发射现象，强烈表明光激发载流子在Sb2S3中是通过晶格形变而非非本征缺陷产生本征自俘获。该自俘获机制不仅解释了光谱结果，也合理说明了Sb2S3薄膜太阳能电池中较大的开路电压损失与近乎完美的载流子收集效率。自俘获效应为Sb2S3太阳能电池设定了最大开路电压（约0.8伏特）及相应功率转换效率（约16%）的理论上限。

    关键词： 载流子动力学、自陷效应、太阳能电池、三硫化锑、光伏材料

    更新于2025-09-16 10:30:52