Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳电池研究进展

Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTS)材料具有与Cu(In,Ga)Se2(CIGS)材料相似的光学性质和半导体性质,且原料丰富,是CIGS薄膜太阳电池重要的后备材料。有关CZTS薄膜制备工艺的研究和电池器件转换效率提升的研究正成为本领域新的研究开发热点。目前,有实力的薄膜太阳电池研究队伍已经针对CZTS薄膜太阳电池开展了持续的研究,试图通过不同的CZTS吸收层制备方式和优化电池组装工艺过程,进一步提高CZTS薄膜太阳电池的光电转换效率。文章阐述了CZTS材料特性,着重介绍了目前国内外所采用的CZTS薄膜制备方法,详细讨论了各种薄膜沉积技术的优缺点。最后展望了CZTS电池的发展趋势。     

Mo掺杂SnO2光电特性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,研究了不同掺杂浓度下钼(Mo)掺杂SnO₂的能带结构、电导率、吸收和反射率。建立了MoxSn1-xO₂的三种掺杂模型(x=0.0625,0.125,0.1875),掺杂体系具有高电导率、高载流子密度和宽带隙的n型金属特征。随着掺杂浓度的增加,掺杂体系的带隙增加,电导率降低。Mo掺杂后,可见光区域的高透射性得以保留。特别地,在x=0.0625时实现了Mo掺杂SnO₂的最佳电导率和光学性能。     

碲锌镉（Cd1-xZnxTe）材料的第一性原理研究

Cd_(1-x)Zn_xTe(CZT)材料具有优良的光敏特性和电学性质,其应用领域或多或少都涉及到材料结构完整性的问题,因此材料结构的优化已经成为亟待解决的重要问题之一。本文简要介绍了借助第一性原理的方法研究CZT材料,通过其电子结构的信息对已有的实验表征、缺陷、掺杂对材料的成键机制、悬挂键的分布及能带结构的影响机制加以验证,从而能够为材料的生长机制和器件设计提供有力的理论依据。     

基于第一性原理计算Mo2NS2对多硫化锂的吸附性能

高效的储能技术一直都是限制新能源汽车发展的关键因素,而具有超高理论比能量密度(2 500 W·h/kg)的锂硫电池被认为是最有希望的下一代可充电电池。然而,锂硫电池的实际应用受到硫导电性差和多硫化锂的穿梭效应等的限制。为了解决这些问题,提出以硫功能化的过渡金属氮化物材料来提高锂硫电池的电化学性能。对载体二硫氮化钼和吸附物多硫化锂进行建模,并计算载体的态密度;通过计算系统总能量找到了最佳吸附构型,并研究了吸附多硫化锂后复合材料的电荷差分密度和态密度;计算了多硫化锂在吸附载体界面的吉布斯自由能。研究结果表明,二硫氮化钼对多硫化物有较好的吸附强度,在放电过程中表现出较低的吉布斯自由能势垒(0.84 eV),加快了放电反应速率,缩短了电极反应中的多硫化锂的存在时间,从而有利于抑制多硫化锂的溶解和穿梭效应。本研究为过渡金属氮化物以及其他二维材料作为高性能硫阴极材料的设计提供了参考。     

MgAl_2O_4绝缘性的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理研究了存在本征空位和间隙缺陷的MgAl_2O_4体系。缺陷形成能的结果表明,O_(i4)和V_O分别在富氧(O-rich)和缺氧(O-poor)条件下的形成能最低,两者均在体系中引入深能级,无法增强MgAl_2O_4的导电性。电子结构的结果表明,O_(i4)在价带顶和导带底均引入能级,V_O在禁带中引入深能级,分别存在这两种本征缺陷的MgAl_2O_4依然保持良好的绝缘性。     

红外光电子材料的第一性原理研究

1 引言 近半个世纪以来,红外物理和红外技术在军事需要的推动下发展非常迅速,已形成一个相对独立的学科,也造就了一个庞大的产业。根据20世纪90年代初的统计,美国仅从事红     

4H-SiC中点缺陷的第一性原理研究

基于密度泛函理论和第一性原理,对4H-SiC晶格中5种点缺陷(VC,VC-C,填隙B,替位B和替位P)的晶格常数、电荷布居、能带等微观电子结构进行了计算,并从缺陷形成能、杂质电离能和载流子浓度等角度分析了这些点缺陷对材料性能的影响.计算结果表明:在这些点缺陷中,C空位的形成能最低,仅为5.929 1 eV,属于比较容易形成的一类点缺陷.同时在能带图中可以看到填隙B的禁带中央附近出现了一条新能带,这条新能带的产生促使填隙B成为5种缺陷中禁带宽度最小的缺陷,有利于SiC半导体器件中载流子的输运.在3种杂质点缺陷中,替位P的电离能最小.掺杂杂质电离能越小,电离程度越深,产生的载流子浓度也越大,这一结论在载流子浓度的计算结果中也得到了验证.     

激光烧结快速合成La2(MoO4)3材料

针对已有的固相合成法和湿化学法等合成方法中存在的工艺复杂、反应时间长、反应不充分等缺点,提出应用激光烧结快速合成技术制备质地致密、成型较好的La2(MoO4)3材料。对样品的拉曼光谱，X射线衍射,样品表面形貌和热膨胀性进行了分析和讨论。结果表明，制备的样品基本上是单一相的La2(MoO4)3，扫描电镜显示出样品表面多为细小晶粒的团聚体;能谱分析表明样品表面上各小晶粒的成分基本相同，说明得到的样品成分均匀;La2(MoO4)3在低温下是单斜结构，达到室温及以上时为正交结构，其极有可能是各向异性负热膨胀材料。     

S掺杂纤锌矿ZnO的光催化性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了硫(S)掺杂纤锌矿氧化锌(ZnO)的能带结构、态密度和光学性质。结果表明:掺杂后晶格畸变,晶格常数随着掺杂量的增加而增大;S原子掺杂减小了能带间隙,提高了电子跃迁的概率;进一步的光学性质计算发现,S掺杂后吸收谱出现红移,且吸收谱峰值随掺杂量的增加而增大,提高了可见光和紫外光区域的光吸收。     

二磷酸钾镨晶体的生长

用助熔剂缓冷法从KCl-KF熔体中生长出K_3Pr(PO_4)_2晶体。实验给出了助熔剂挥发量对晶体产率的影响。化学组成分析和X射线分析证明,所得的晶体是K_3Pr(PO_4)_2。测定了晶体的红外光谱、紫外可见吸收光谱和荧光光谱。     

混响室中混响时间测量测点位置的探讨

在分析了混响室中引起混响时间测量随机误差之后,提出将测点置于混响室角点上,这是更为合理的测量方法。     

Raman Scattering and Nd3+ Laser Operation in NaLa(WO 4)2

The continuous-wave laser operation of Nd-doped tetragonal NaLa(WO ₄)₂ crystal is studied at room temperature by optical pumping in the spectral region overlapping AlGaAs diode laser emission. This crystal has inhomogeneously broadened optical bands. From the room-temperature spectroscopic parameters determined it is found that the optimum Nd concentration for the ⁴F_3/2rarr⁴I_J laser channels must be in the 3-5 at.% range. For J=11/2 and 13/2 channels (lambdaap1.06 and 1.3 mum) the most favourable polarization configuration is parallel to the crystallographic c axis, while for J=9/2 little polarization dependence of the laser efficiency is predicted. Laser operation was achieved with a 3.35 at.% Nd-doped sample grown by the Czochralski method. The laser operation was tested in an hemispherical optical cavity pumped by a Ti:sapphire laser. Stimulated emission at lambda=1056 nm was achieved for a wide spectral pumping range, lambda=790-820 nm. Stimulated Raman scattering was achieved in the picosecond regime with an efficiency similar to that of monoclinic KY(WO₄)₂ reference compound     

Eu2+掺杂Sr5(PO4)2SiO4磷灰石荧光粉的发光性能研究

采用高温固相法制备了Sr5－x (PO₄)₂SiO₄:xEu²⁺(x =0.010,0.015,0.020,0.025,0.050, 0.100)荧光粉,研究掺杂 浓度和测试温度对荧光粉发光性能的影响。随着Eu²⁺掺杂浓度的增加,发射强度呈现 先增大后减小的变化 趋势,并在x=0.015时达到最大值。Eu 2+掺杂浓度较低时(x≤0.025),Eu²⁺取代不同格位的 Sr²⁺,使得发射 光谱具有双发射峰;当x＞0.025时,由于 存在Eu 1到Eu 2的能量传递使发射光谱中Eu 1的峰位消失,只存 在Eu 2的峰位。发射光谱随Eu²⁺浓度增大出现了红移现象,这是由于半径较小的Eu 2+(0.109nm)取代较 大的Sr²⁺(0.113nm)使得晶胞收缩,晶场强度增大,从而导 致Eu²⁺的5d能级劈裂程度增大,电子跃迁释 放能量降低。此外,测试温度增加时,发射光谱出现与Varshini方程不相符的蓝移现象,这 是晶格结构稳定性和声子辅助隧穿效应共同作用使较小波长的Eu 1的发射居于主导地位的结 果。     

NaY（WO4）2：Tm,Yb晶体的上转换发光

用高频加热Czochralski法生长了Yb^3 ,Tm^3 共掺的NaY(WO4)2晶体,测量了晶体在室温下的290－2000nm内的吸收谱,并对跃迁的能级进行了指认。在972nm二级管激光器泵浦下观察到Tm^3 的793nm和457nm上转换发光,研究了NYW晶体中Yb^3 向Tm^3 进行的能量传递的机制。     

激光晶体K_3Nd(PO_4)_2的生长及其光谱

用助熔剂法从KF-KCl熔体中生长出了K_3Nd(PO_4)_2和K_3Nd_xLa_(1_x)(PO_4)_2晶体。化学组成分析和X射线衍射分析证明,所得到的晶体是K_3Nd(PO_4)_2。测定了它们的红外光谱、吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命。     

Ni(OH)2及Co(OH)2片状纳米晶体的合成与表征

使用强碱氢氧化钾为沉淀剂,通过水热法成功合成了具有六角形貌的过渡金属氢氧化物Ni(OH)2及Co(OH)2片状纳米晶.利用X射线粉末衍射仪和透射电子显微镜对样品的结构和形貌进行了表征.透射电镜观察结果显示Ni(OH)2相为规则六角纳米片,Co(OH)2相为纳米片和纳米棒的混合物.选区衍射结果指出Ni(OH)2及Co(OH)2纳米晶体均为单晶体.Ni(OH)2及Co(OH)2纳米片的产率分别达到了70%和90%.将实验结果同前人的过渡族金属氢氧化物纳米片报道进行了比较,提出了一个新的片状纳米晶的形成机制,指出在正常的沉淀条件下,Ni(OH)2及Co(OH)2纳米晶的稳定形貌总为六角片状.     

Al2(WO4)3的激光烧结合成及特性

采用激光烧结技术快速成功地将比例适当的Al2O3和WO3粉末合成了形貌良好且致密的Al2(WO4)3材料,并对该材料采用多种分析手段进行了分析。 拉曼光谱分析说明在合适工艺参数下激光烧结可避免原料挥发，使原料完全参与反应。X射线衍射(XRD)分析表明合成物主要是Al2(WO4)3，属空间群Pnca，具有正交结构，可能显示负热膨胀特性，另外还含有少量的AlxWO3(x≤1)和WO3-x(x<1)。扫描电镜(SEM)发现合成物晶粒呈球形、细小、排列致密、少有气孔、尺寸约在10 nm左右。能量散射光谱(EDS)分析显示合成物内部成分分布均匀。热分析则得出合成物中少许杂相为复杂非平衡相。