适合逃逸氨取样测量的新型样品池研究

可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)为逃逸氨的在线检测提供了可靠的技术手段,然而现场取样测量需要克服高温、高粉尘及测量滞后性的影响,使得NH3浓度控制在3×10-6左右。采用特殊设计的新型Herriott样品池,具有中空光路、气路带加热的设计结构,能够提高测量的实时性。为了评价样品池的测量精度,分别对浓度为1×10-6到10×10-6的NH3进行检测,采集得到其二次谐波光谱,通过分析吸收峰以及谷值,得到测量结果的拟合曲线,根据光谱曲线的标准偏差得到了样品池的最低检测限为0.22×10-6。结果表明,新型Herriott样品池测量精度高、实时性好,能够满足逃逸氨的取样测量要求,适合在线监测。     

LiYF4:Tm3＋单晶的生长及其光学性能研究

采用坩埚下降法,制备了尺寸为Φ10mm×110mm的高质量Tm³⁺掺杂LiYF₄(YLF :Tm3＋)单晶体。测试了样品的电感耦合等离子(ICP)、X光衍射(XRD)吸收光谱 以及790nm LD激发 下的荧光光谱。应用Judd-Ofelt理论计算了Tm³⁺在YLF∶Tm3＋单晶 材料中的唯象强度参数Ω_t、能级跃迁振子强度Pexp、 自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β和辐射寿命τrad 等光谱参数,同时计算了1800nm波段的吸收截 面和受激发射截面分别 为σabs=0.52×10－20 cm²和σem=0.67×10 －20 cm²。在荧光光谱中观察到1470nm与1 800nm的荧光发射,它们分别对应于Tm³⁺的³H₄→³F ₄与³F₄→³H₆的能级跃迁。测定了1800nm波段的荧光寿命 ,并计算得到³F₄→³H₆跃迁的量子效率为79.22%。     

NH3等离子体处理钝化层致Ge MOS界面特性的改善

制备了以TaYON作为钝化层,以HfTiON作为高k栅介质的Ge MOS电容。研究了NH₃和N₂等离子体处理TaYON对界面特性的影响。结果表明,N₂和NH₃等离子体处理可以有效改善器件的界面及电性能,其中,NH₃等离子体处理的效果更好,可获得更高的k值(25.9)、更低的界面态密度(6.72×10¹¹ eV-1·cm-2)和等效氧化物电荷密度(-9.43×10¹¹ cm-2),以及更小的栅极漏电流(5.18×10-5 A/cm²@V_g=1 V+V_fb)。原因在于NH₃等离子体分解产生的N原子或H原子以及NH基团能有效钝化界面附近的悬挂键和缺陷态,防止GeO_x低k界面层的形成,N原子的结合也增加了介质的热稳定性。     

一种中红外差分甲烷检测仪的研制

根据甲烷(CH₄)分子在中红外波段的吸收特 性并利用宽光谱红外热辐射光源(IR55), 研制了一种基于中红外吸收光谱技术的双通道差分CH₄检测仪。通 过对双通道探测器(3.31 μm和3.90μm)输 出的两路信号进行差分处理,有效抑制了系 统噪声。给出了系统的检测原理和结构,表征了光源和探测器的光学特性。为了提高聚光效 率并增大光程,设计制作了球面反射镜开放气室,其半径约20cm。 配备了16种不同浓 度的CH₄气体样品,开展了气体标定实验,得到了气体浓度 与双通道信号幅值电压的关 系表 达式。 误差实验结果显示, 对16种气体样品的检测误差小于12.4%。 对体积分数为 5×10－4的CH₄气体样品开展的长达10h的浓度测量实验 表明,检测结果的相对波动范围 为±10%。对测得的实验结果进行数理统计,其标准差为2.06×10－5,进而得到该检测仪的检测下限约为6.18×10－5。     

检测天然气中H2S气体浓度的光子带隙光纤传感器

为消除光源不稳定、光电器件的热零点漂移以及零 点漂移对测量准确度的影响,基于差分吸收检测法,设计一种检测天然气中H₂S气体浓度 的高稳定性、高灵敏度的光子带隙传感器。为提高系统响应,采 用4段串联的空芯光子晶体光纤(HC-PBF)作为气体传感探头。对不同组分浓度 的H₂S和CO₂气体进行了检测,结果表明,系统响应时间为53s, 测量灵敏度可达2×10－6 mol/L。     

MgF2/Se薄膜封装层对OLED性能及寿命的影响

有机电致发光器件(OLEDs)在使用过程中,易受到 空气中水汽、氧气及其它污染物的影响从而导致其工作寿命降低。本文将具有良好光透过率 和热稳定性的MgF₂薄膜与在水汽和氧气中具有良好稳定性的Se薄膜通过真空蒸镀制成复 合薄膜作为OLEDs的封装层,以达到提高器件使用寿命的目的。器件各功能层蒸镀完成后, 保持真空度(3×10－4 Pa)不变,在阴极表面蒸镀MgF₂/Se薄 膜封装层。比较 了绿光OLED器件(器件结构为ITO/CuPc/NPB/Alq₃:C-545T/Alq ₃/LiF/Al)封装前后的亮度-电压-电流密度特性、电致发光光谱及寿命。研究 发现,经过MgF₂/Se封装后,器件的电流密度-电压特性、亮度和发光光谱几乎没 有受到影响,二者的光谱峰都在528 nm处,色坐标(CIE)分别为(0.3555,0.6131)和(0.3560,0.6104),只是起亮电压由3V变为4V;器件的寿命由原来的175h变为300h,提高了1.7倍 。因此,MgF₂/Se薄膜是一种有效的OLEDs无机薄膜封装层。     

基于多模激光关联光谱的甲烷气体检测技术

为提高多模激光吸收光谱的灵敏度,将多模二极 管激光关联光谱、长程吸收技术和波长调制光谱结合,建立了一 套具有高检测灵敏度和高稳定性的气体检测系统。采用1675nm多模激光器作为光源,以光程为100 m的离散镜片型 多通 池作为气体吸收池,利用甲烷的2ν₃泛频带吸收谱线,通过计 算待测气体和参考气体的二次谐波信号峰值之间的关系,实 现了对CH₄气体的测量。实验在室温和20.265 kPa(即0.2个标准大气压)条件下进行 ,CH₄浓度范围为1.00×10－5－1.10×10－2。实验结果表明,CH₄浓度测量值与真实值之间具有良好的线性关系, 其线性度为0.997,系统的测量准确度为 3.50%,对浓度为2.60×10－6的气体样 品在30 min内的连续测 量表明系统稳定度优于2.53%。本方法具有操作简单、稳定性 好、灵敏度高和环境适应性强等优点,在工业过程控制和环境监测中具有广阔的应用前景。     

Er3+掺杂的镓锗酸盐玻璃系统结构及光学性能的研究

采用熔融淬冷法制备了新型的Ga₂O₃-GeO₂-Na₂O玻璃。测试了样品的差示扫描分析曲线、紫外/可见 /近红外透过率、拉曼光谱和980nm泵浦下的红外及可见发光光谱。 利用经典的Tauc方程计算了样品的光 学带隙。研究发现Ga₂O₃的引入提高了玻璃的热稳定性,缩短了样品的紫外吸收截止边 ,增强了玻璃的直 接和间接光学带隙。同时,拉曼光谱分析表明随着Ga₂O₃对GeO₂取代量的增加,集中 在中频段447cm－1 的拉曼峰强度降低,峰位向高频方向移动;高频段830cm－1 和933cm－1处两峰向低频方向移动,玻璃系统 的最大声子能量降低。摩尔百分比为5%的Ga₂O₃对GeO₂取代显著提高了Er3+ 的1.53μm的发射强度,并抑制了其上转换发射强度。     

新型红色荧光粉Ca0.5Sr0.5MoO4:Sm3+的制备及光学性能

为了得到发光效率较好的长波长红色荧光粉,采用 高温固相法成功地合成了适合紫外激发的红色荧光粉 Ca0.5－xSr0.5MoO₄:xSm³⁺,研究了其晶体结构和发 光性质。X射线衍射(XRD)测量结果显示,制备的样品为纯相Ca0.5Sr0.5MoO₄晶体。其激发 光谱包括一个宽带峰和一系列尖峰,通过不同波长激发的发射谱和与Ca0. 5－xSr0.5MoO₄:xEu³⁺的发射 谱比较分析得出激 发宽带为最有效激发带,归属于Mo⁶⁺－O2－的电荷迁移跃迁。在275nm的激发 下,发射峰由峰值为564nm(⁴G5/2→⁶H 5/2)、 606nm(4G5/2→⁶H7/2) 、647nm (⁴G5/2→⁶H9/2)、707nm(4G5/2→⁶H11/2)的4个峰组成,最大发射 峰位于647nm处,呈现红光 发射。Sm³⁺掺杂高于6%时Ca0.5－xSr0.5Mo O₄:xSm³⁺出现浓度猝灭,分析表明,其猝灭机 理是最邻近离子间的能量传递。同时,添加电荷补偿剂可增强材料的发射强度,以添加Na +的效果最明显。     

衬底温度对磁控溅射生长HMGZO薄膜特性的影响

为适应高效Si基薄膜太阳电池对宽光谱透明导电 薄膜的需求,采用磁控溅射技术 生长了不同衬 底温度氢化作用下Ga和Mg共掺杂ZnO(HMGZO)透明导电氧化物(TCO)薄膜。研究了不同衬底温 度(200～280 ℃)对HMGZO薄膜 结晶特性及光电特性的影响。实验结果表明,制备的HMGZO薄膜均为具有六角纤锌矿结构的 多晶薄膜,呈 现(002)晶面择优生长。随着衬底温度的升高,薄膜中Mg含量逐渐增加,并且薄膜表面新型 锥状结构趋于 致密和均匀化。在各元素含量和结晶质量的共同影响下,其电阻率随着温度的升高从6．70×10－4 Ω·cm增加至7．63×10－4 Ω·cm。所有薄膜在可 见光区域(380～800 nm)的透过率均在80%以上,由于载流子共振吸收的作用,近红外区域的 透过率有所下降。MgO扩展带隙的作用和 Burstein-Moss(BM)效应的影响共同促进了薄膜光学带隙E_g展 宽,使得E_g达到了3.75 eV。当衬底温度为280 ℃ 时,薄膜方块电阻为4.91 Ω/sq,电阻率为7.63×10－4 Ω·cm,光电性能指数ΦTC值达0.022 Ω－1。     

Nanostructure effect of V2O5 buffer layer on performance of polymer-fullerene devices

Nanostructure of solar cell materials is often essential for the device performance. V₂O₅ nanobelt structure is synthesized with a solution process and further used as an anode buffer layer in polymer solar cells, resulting insignificantly improved power conversion efficiency (PCE of 2.71%) much higher than that of devices without the buffer layer (PCE of 0.14%) or with V₂O₅ powder as the buffer layer (1.08%). X-ray diffraction (XRD) results indicate that the V₂O₅ nanobelt structure has better phase separation while providing higher surface area for the P3HT:PCBM active layer to enhance photocurrent. The measured impedance spectrums show that the V₂O₅ nanobelt structure has faster charge transport than the powder material. This work clearly demonstrates that V₂O₅ nanobelt has great potential as a substitute of the conventionally used PEDOT-PSS buffer layer for high performance devices.     

Properties of solid-state electrochromic cells using Ta2O5 as electrolyte

Solid-state electrochromic (EC) cells (ITO/WO₃/Ta₂O₅/ITO), where ITO is indium-tin-oxide, were fabricated. Individual films were prepared by rf sputtering. The conduction mechanism in the Ta₂O₅ electrolyte was considered from the measurement of ac conductivity. Absorption spectra, coloration efficiency and memory characteristics of the EC cells were investigated. These results are compared with those of EC cells with liquid electrolytes.     

Enhanced photovoltaic performance in TiO2/P3HT hybrid solar cell by interface modification

A TiO2/P3HT hybrid solar cell was fabricated by infiltrating P3HT into the pores of TiO2 nanorod arrays. To further enhance the photovoltaic performance, anthracene-9-carboxylic acid was employed to modify the interface of TiO2/P3 HT before P3HT was coated. Results revealed that the interface treatment significantly enhances the photovoltaic performance of the cell. The efficiency of the hybrid solar cells reaches 0.28% after interface modification, which is three times higher compared with the un-modified one. We find that except for the increased exciton dissociation efficiency recognized by the previous reports, the suppressing of electron back recombination is another important factor leading to the enhanced photovoltaic performance.     

Zn1?xMgxO用于 CIGS 太阳电池的研究进展

Zn1-xMgxO透过率高、带隙可调,且与CIGS太阳电池在晶格和能带结构上匹配良好,可用作CIGS太阳电池缓冲层、窗口层,因此制备高质量的Zn1-xMgxO薄膜是提高太阳电池性能的关键。文章介绍了Zn1-xMgxO薄膜的结构特性、光学特性及制备方法;从Mg含量、Zn1-xMgxO膜厚及Zn1-xMgxO/CIGS界面处缺陷密度等方面概述了Zn1-xMgxO用于CIGS太阳电池的研究进展,并比较了Zn1-xMgxO与In2S3,ZnS,CdS等其他材料作缓冲层的CIGS太阳电池性能的差别。     

Solid state electrochromism in WO3

ZrO₂ and Ta₂O₅ films were used as solid electrolyte layers in electrocnromic cells of WO₃. Measurement of the weight changes of those cells during coloration and bleaching suggested that water contained in the cells played an important role for the coloration. Another kind of cell showed that it is not the water in WO₃ layer but that in a solid electrolyte layer that is essential. Reasons of deterioration of the electrochromic cells are not only a peeling Au electrode off from the cells but also a kind of morphologic changes of films.     

介稳态TiCl4醇水溶液水解制备TiO2致密层及其在无机-有机杂化异质结钙钛矿太阳电池中的应用

致密层作为钙钛矿太阳电池的重要组成部分, 对其制备方法, 工艺及微结构等性质的研究对提高钙钛矿太阳电池的光伏性能具有重要影响. 本文利用介稳态的TiCl₄醇水溶液作为前驱体溶液, 通过旋涂水解制备TiO₂致密层, 并研究了前驱体溶液不同醇水比对致密层微结构及其相应太阳电池光伏性能的影响. 结果表明, 将2 mol.L_-1的TiCl₄的水溶液按醇水体积比3:1的比例用异丙醇稀释后所制备的TiO₂致密层其厚度为126 nm, 且相应的太阳电池取得最高的光电转换效率10.6 %.     

Tandem photovoltaic cells based on low-concentration donor doped C60

We demonstrate that enhanced efficiency can be achieved in organic tandem photovoltaic cells using identical bulk heterojunction subcells based on 1,1-bis-(4-bis(4-methyl-phenyl)-amino-phenyl)-cyclohexane doped C₆₀ in series. Power conversion efficiencies greater than 4% have been achieved in 2- and 3-stack tandem cells, an improvement of at least 30% over the single-stack cell.     

基于Si3N4掩模的太阳电池选择性掺杂工艺研究

设计了基于Si3N4掩模的太阳电池选择性掺杂工艺,并对其工艺参数进行了仿真优化。选择性掺杂电池的一次掺杂条件为仿真所得最佳非选择性掺杂电池的工艺参数。运用SILVACO软件分别对选择性掺杂的时间、预淀积浓度和温度进行了仿真研究。仿真结果表明,随着选择性掺杂的预淀积浓度的增加,光谱响应率先增加后降低;随着扩散温度和扩散时间的增加,电池的光谱响应率逐渐减小。所得最佳选择性掺杂工艺参数为预淀积磷硅玻璃杂质浓度1×1019 cm-3、扩散温度800℃、扩散时间5min。     

Cu-In-Ga-Se nanoparticle colloids as spray deposition precursors for Cu(In, Ga)Se2 solar cell materials

The use of nanoparticle colloids for spray deposition of Cu(In,Ga)Se₂ (CIGS) precursor films and subsequent fabrication of CIGS solar cells has been investigated. According to this approach, amorphous Cu-In-Ga-Se nanoparticle colloids were first prepared by reacting a mixture of CuI, InI₃, and GaI₃ in pyridine with Na₂Se in methanol at reduced temperature. Purified colloid was sprayed onto heated molybdenum-coated sodalime glass substrates to form Cu-In-Ga-Se precursor films. After thermal processing of the precursor films under a selenium ambient, CIGS solar cells were fabricated. Cu-In-Ga-Se colloids and films were characterized by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy, thermogravimetric analysis, transmission electron microscopy, x-ray diffraction, scanning electron microscopy, and Auger electron spectroscopy. Standard current-voltage characterization was performed on the CIGS solar cell devices with the best film exhibiting a solar conversion efficiency of 4.6%.