多层介孔纳米MgO/低密度聚乙烯复合材料的制备及其绝缘性能

塑料高压直流电缆在电力输运中,绝缘层容易发生电子及空穴注入并局部积聚,形成空间电荷包,长期运行容易引发绝缘失效。为此,抑制电子及空穴的注入、积聚,防止空间电荷包的产生是制备塑料高压直流电缆的关键技术。通过制备多层介孔结构纳米MgO,采用低沸点溶剂法,实现了纳米MgO在低密度聚乙烯(LDPE)中的均匀分散。研究了1wt%纳米MgO/LDPE复合材料的空间电荷行为、直流击穿强度、热刺激电流及介电特性。结果表明:添加1wt%纳米MgO的LDPE在70 kV/mm电场下有效地抑制了空间电荷积聚,提高了直流击穿强度,降低了介电常数;热刺激电流研究表明纳米MgO形成了新的陷阱,有效捕获了载流子,形成独立电场,避免了局部有效电场,形成新的势垒,抑制了电极载流子的注入,最终抑制了空间电荷积聚。      

空气吸附对石墨烯电学性能的影响

研究了空气掺杂对化学气相沉积(CVD)法制备的双层石墨烯底栅型场效应管电输运性能的影响。分别在大气、真空(<1Pa)、氮气以及不同湿度环境中测试了石墨烯场效应管的电学性能,测试结果表明大气中水分子和氧气分子的吸附导致的空穴掺杂作用使石墨烯的电学性能发生了严重退化,随着石墨烯表面吸附水分子和氧气分子的增多,狄拉克转变点电压向正方向的偏移量逐渐增大,空穴掺杂浓度增大,载流子迁移率减小。     

电子和空穴掺杂CdO热电材料的第一性原理研究

采用密度泛函理论下的第一性原理计算方法结合波尔兹曼输运理论,讨论不同电子和空穴掺杂浓度对Cd O材料的电子结构及其热电输运特性的影响。通过能带结构以及态密度的计算,分析掺杂后Cd O的导带底和价带顶在费米能级附近的变化情况;在高温区电子和空穴掺杂Cd O的赛贝克系数的绝对值都是随温度的升高而升高。空穴掺杂后的载流子浓度比电子掺杂大,且空穴掺杂对Cd O赛贝克系数的提高比电子掺杂要多。     

绝缘介质中载流子注入与传导的机理

本文分析了与绝缘介质老化、失效过程密切相关的载流子注入与传导机理,包括具有电极限制特性的肖特基效应、具有体限制特性的普尔-弗兰凯尔效应、隧穿效应、离子跳跃传导以及空间电荷限制电流。研究结果表明:由普尔-弗兰凯尔效应引起的势垒降低的高度是由肖特基效应降低的势垒高度的两倍。如果In(I/E2)-1/E特性关系始终是线性的,说明载流子是由隧穿效应注入介质中的。在高电场下,离子跳跃传导的J-E特性曲线是一条斜率为eλ/2kT的直线,并可由此斜率计算得到离子跳跃的距离。由空间电荷限制电流的J-V特性可以确定临界电压,即电流从陷阱限制值迅速跳高至无陷阱的空间电荷限制电流值的电压。     

NiO/Ga2O3 p+-n异质结功率二极管中陷阱介导双极型电荷输运研究(英文)

构筑NiO/Ga₂O₃ p+-n异质结是克服Ga₂O₃ p型掺杂瓶颈从而实现双极型功率电子器件的有效途径,然而限制器件性能的缺陷行为与双极型电荷输运等物理机制尚不明晰.本论文研究了NiO/Ga₂O₃ p⁺-n异质结中陷阱介导的载流子输运、俘获和复合动力学之间的内在关联特性.变温电流-电压特性的量化分析表明,在正偏亚阈值区,陷阱辅助隧穿占据主导地位,符合多数载流子陷阱介导的Shockley-Read-Hall复合模型,其陷阱激活能为0.64 eV,与深能级瞬态谱测试的陷阱能级位置(EC-0.67 eV)非常吻合;当正向偏压大于器件开启电压时,器件输运特性由少数载流子扩散所主导,器件理想因子接近于1.在反向偏置的高场作用下,器件漏电机制则由β-Ga₂O₃体材料中的陷阱引起的PooleFrenkel (PF)发射所导致. PF发射的势垒高度为0.75 eV,与等温变频深能级瞬态谱测得的陷阱能级位置...     

Tb掺杂LaMnO3材料的电输运与介电性能研究

采用固相反应法制备了A位掺杂的La0.95Tb0.05MnO3(LTMO)钙钛矿材料。研究了LTMO的电输运性能、磁性能以及介电性能。结果表明,LTMO表现出半导体电输运特性,其磁序结构表现出类自旋玻璃行为,而其介电性能在100K附近表现出弛豫特性,当温度高于100K时LTMO介电常数ε′随温度的升高几乎不变化,表现出介电常数的高温稳定性。     

利用双异质结J-V特性分析镁离子对钙钛矿太阳能电池的影响

尽管MAPbI_3钙钛矿太阳能电池的效率已经达到很高的水平,但是多晶钙钛矿材料的晶界会俘获自由载流子,影响效率的进一步提升。本文研究在MAPbI_3钙钛矿中添加适量镁(Mg)离子钝化晶界,来提高钙钛矿太阳能电池的性能,并采用双异质结等效电路分析镁离子对钙钛矿太阳能电池中载流子复合和输运特性的影响。研究结果显示适量镁离子掺入可以提高钙钛矿太阳能电池的效率,优化异质结输运特性,其理想因子接近2,反向饱和电流密度J_0减少,开路电压增加50 mV,并联电阻提高近一倍。这说明添加适量镁离子,能够减少器件界面的载流子复合损失,降低器件并联电流和复合电流,产生更大的短路电流。扩散电流大幅增加也验证了电子注入和提取性能的提升,此时钙钛矿太阳能电池的载流子输运更倾向于扩散模型。     

基于热刺激电流的空间电介质载流子迁移率测量方法

为了研究空间用聚酰亚胺材料在不同温度下的载流子迁移率,提出了基于热刺激电流(TSC)测量载流子迁移率的模型。对试样施加一段时间的电压,会有电荷注入到材料中。当试样温度降低到液氮温度时,注入电荷被保持在材料的陷阱中。假设入陷的电荷服从玻尔兹曼分布,陷阱中电荷会随着材料温度的上升而出陷,然后在自建电场的作用下向电极传输。在这个物理模型的基础上,推导出了载流子迁移率的解析公式。通过计算,得到了聚酰亚胺在不同温度下的载流子迁移率。同时,采用空间电荷限制电流方法测量了聚酰亚胺材料的迁移率。通过比较2种方法得到的迁移率表明,提出的迁移率计算模型可以比较精确地得到在强场下较大温度范围内的载流子迁移率。该方法为空间介质电荷输运规律和机理的研究提供了基础。     

晶体硅太阳能电池少子寿命测试方法

少数载流子寿命(简称少子寿命)是半导体晶体硅材料的一项重要参数,它对半导体器件的性能、晶体硅太阳能电池的光电转换效率都有重要的影响。分别介绍了常用的测量晶体硅和晶体硅太阳电池少子寿命的各种方法,包括微波光电导衰减法(MW-PCD),准稳态光电导方法(QSSPC),表面光电压(SPV),IR浓度载流子浓度成像(CDI),调制自由载流子吸收(MFCA)和光束(电子束)诱导电流(LBIC,EBLC),并指出了各种方法的优点和不足。     

γ－辐照聚（2，6－萘二甲酸乙二酯）的正电子湮没寿命谱及热释电研究

用正电子湮没寿命谱（ＰＡＬＳ）及热释电（ＴＳＣ）方法相结合研究了γ－辐照聚（２，６萘二甲酸乙二酯）（ＰＥＮ）。由ＰＡＬＳ测得随辐照剂量的增加，ＰＥＮ中自由体积减少，这说明分子链堆砌紧密，分子间距离减少。而ＴＳＣ的结果表明，ＰＥＮ中载流子陷阱深度变浅，空穴注入数量增加。这两种实验结果说明分子间距离减小降低了导带的能级，从而使陷阱变浅，空穴注入增加。另外，γ辐照产生的交联与降解引起ＰＥＮ中可运动分子链段数量的变化与ＴＳＣ中初始载流子浓度有很好的相关性，说明热运动引起分子链间距离的变化有利于载流子的链间跃迁。     

γ—辐照射（2,6—萘二甲酸乙二酯）的正电子湮没寿命谱及…

用正电子湮没寿命及热释电方法相结合研究了γ－辐照聚。由ＰＡＬＳ测得随辐照剂量的增加，ＰＥＮ中自由体积减小，这说明分子链堆砌肾密，分子间距离减小。而ＴＳＣ的结果表明，ＰＥＮ中载波子陷阱深度变浅，空穴注入数量增加，这两种实验结果说明分子间距离减小降低了导带的能级，从而使陷阱变浅，空穴注入增加。另外，γ辐照产生的交联与降解引起ＰＥＮ中可运动分子链段数量的变化与ＴＳＣ中初始载流子浓度有很好的相关性，说明热     

MEH-PPV薄膜及其与金属喹啉配合物共混薄膜光伏特性的研究

研究了电子聚合物MEH PPV及其与金属喹啉配合物BAlq共混薄膜的光伏特性。测试结果表明:(1)共混膜中MEH PPV与BAlq发生了纳米级的相分离并形成互相渗透的结构,十分有利于光生激子离解为空穴和电子的过程及载流子在薄膜内的输运;(2)共混后的聚合物光伏器件的短路电流比共混前提高了200余倍。     

聚合物材料中的介电弛豫效应研究

用时域方法在低频范围研究了涤纶,聚丙烯,线性低密度聚乙烯,绝缘纸等聚合物材料的介电谱,结果发现随着温度的升高,聚合物的慢极化出现多弛豫机构,而且介电响应函数有别于传统的经验公式,慢极化弛豫机构来源于空间电荷缺陷的扩散,宏观表现为吸收电流,用时域微分可解释这一结果     

聚合物材料中的慢极化介电弛豫

用时域方法在低频范围研究了涤纶、聚丙烯、线性低密度聚乙烯、绝缘纸等聚合物材料的介电谱,结果发现随着温度的升高,聚合物的慢极化出现多弛豫机构,而且介电响应函数有别于传统的经验公式。慢极化弛豫机构来源于空间电荷和缺陷的扩散,宏观表现为吸收电流,用时域微分谱可解释这一结果     

利用室温磷光碳点提供的超长寿命三重态激子促进石墨相氮化碳的光催化性能（英文）

半导体光催化剂目前受到了广泛的关注与研究,但其光生电子和空穴的复合导致能量损失,制约着这类催化剂的应用.本工作利用具有超长寿命的三重态激子来促进电子和空穴对的有效分离,以产生更多的自由载流子.与传统的荧光碳点(CD)相比,高度分散在石墨相氮化碳上的室温磷光(RTP)碳点显示出显著提升的光催化能力和电化学活性.实验和理论计算都表明, RTP CD@g-C₃N₄可以作为“能量缓释胶囊”,不断提供长寿命的三重态激子,从而有效地调控电子和空穴对的解离,并增强催化剂固有的光催化性能(包括水分解和染料降解反应).本工作提供了一种将超长寿命三重态激子用作光催化剂的设计思路.     

CdSe量子点/PVK复合电双稳器件的制备及载流子输运性能研究

报道一种基于CdSe量子点/聚乙烯基咔唑有机无机复合电双稳器件,通过对量子点浓度的控制使器件在室温下可以通过正向偏压和负向偏压脉冲激励下实现高阻态与低阻态的相互转变,相当于存储器件的写入功能与擦除功能,并且可实现重复的“读-擦-读-写”操作.对电流-电压曲线和电容-电压曲线展开讨论,验证器件的载流子捕获与释放机制,阐述载流子在该器件的输运机制.     

掺杂情况下多层有机电致发光器件复合区域研究

建立了掺杂情况下多层有机电致发光器件激子复合发光的理论模型,复合发光区由于掺杂层的引入发生了漂移,发光区的位置及宽度主要由陷阱电荷浓度来确定,且复合区宽度会随着掺杂浓度、电场强度、温度的变化而改变.轻度掺杂时,由于载流子空间排列的无序性,降低了载流子迁移率,复合区宽度变窄;重掺杂时(＞0.5 mol%),则由于能量分布的无序性,增大了载流子迁移速度,使复合区域加宽.电场增强使电子和空穴迁移速度相差较大,引起复合区变窄;但当电场增大到1.6MV/cm时,很多陷阱电荷受到激发,产生激子的区域增多,所以复合区宽度反而增宽.低温时(T＜350 K),复合区宽度增加;但当温度升高时(T＞350 K),载流子浓度与载流子迁移率两者竞争的结果使复合区宽度减小.     

功能材料二氧化钛光催化反应活性的研究

TiO2是一种高效节能的光催化功能材料,本文分析了TiO2光催化技术研究现状,探讨了光催化反应机制,并详细讨论了影响TiO2光催化反应活性的主要因素:(1)一般而言,锐钛矿型TiO2的光催化活性高于金红石型TiO2;(2)晶粒尺寸小,光生电子和空穴从TiO2体内扩散到表面的时间短,它们在TiO2体内的复合几率减小,光催化活性高;(3)金属离子掺入TiO2晶格中可能引起晶格位置缺陷或改变结晶度,抑制电子与空穴的复合,延长载流子的寿命,从而使光催化性能得以改善;(4)贵金属沉积可提高催化剂表面光生载流子的分离效率,有利于生成更多的·OH;(5)半导体耦合可提高系统的电荷分离效果,扩展对光谱吸收范围.     

基于肖特基接触IV分析法的有机半导体迁移率确定方法

载流子迁移率的测量对有机半导体材料及器件的研究极为重要。在总结目前有机半导体迁移率测量方法优缺点的基础之上,本文提出了一种测量有机半导体中载流子迁移率的新方法:用真空蒸镀法制作结构为"金属-有机半导体-金属"的肖特基接触有机半导体器件,通过选取适当的理论模型进行数值计算,然后用理论计算的结果对实验测得的该器件IV特性进行数值拟合,从而得到该有机半导体材料中载流子的迁移率,以及该材料的其他输运参数,如陷阱密度、陷阱特征深度等。本文利用这种方法测量了酞菁铜(CuPc)的空穴迁移率,并得到了CuPc的陷阱密度、陷阱特征深度等参数。     

基于肖特基接触Ⅳ分析法的有机半导体迁移率确定方法

载流子迁移率的测量对有机半导体材料及器件的研究极为重要.在总结目前有机半导体迁移率测量方法优缺点的基础之上,本文提出了一种测量有机半导体中载流子迁移率的新方法:用真空蒸镀法制作结构为"金属-有机半导体-金属"的肖特基接触有机半导体器件,通过选取适当的理论模型进行数值计算,然后用理论计算的结果对实验测得的该器件Ⅳ特性进行数值拟合,从而得到该有机半导体材料中载流子的迁移率,以及该材料的其他输运参数,如陷阱密度、陷阱特征深度等.本文利用这种方法测量了酞菁铜(CuPc)的空穴迁移率,并得到了CuPc的陷阱密度、陷阱特征深度等参数.