基于全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的光电性能研究

钙钛矿太阳能电池具有制作工艺简单和光电转换效率高等优点,成为光伏领域研究的热点.而全无机钙钛矿太阳能材料CsPbBr3具有较强的稳定性,是具有竞争力的钙钛矿光吸收材料.主要利用SCAPS-1D软件构建了 FTO/TiO2/CsPbBr3/Cu2ZnSnS4(CZTS)/Ag平面异质结结构.研究了全无机钙钛矿材料CsPbBr3厚度和带隙对钙钛矿太阳能电池的影响.     

GdI3:Ce晶体的生长及其闪烁性能研究

通过坩埚下降法生长GdI₃:2%Ce及无掺杂GdI₃闪烁晶体, 得到ϕ15 mm×20 mm的晶体毛坯, 从中加工出尺寸分别为12 mm×10 mm×2.5 mm和11 mm×8 mm×2.5 mm的无包裹体、无开裂的晶体样品, 封装后检测该晶体光学性能。XRD分析结果表明: 掺杂晶体GdI₃:2%Ce与无掺杂GdI₃晶体结构相同。X射线激发发射(XEL)和紫外激发发射谱(PL)测试结果显示: GdI₃:2%Ce晶体在450~700 nm有宽带发光峰, 发光峰位分别位于520 nm和550 nm, 对应于Ce³⁺的5d-4f跃迁发光。以550 nm为监控波长, 测得在紫外激发下存在三个激发峰, 分别位于262、335和440 nm。GdI₃:2%Ce晶体在¹³⁷Cs源伽马射线(662 keV) 激发下能量分辨率为3.4%, 通过高斯拟合得到的衰减时间为58±3 ns。研究表明, GdI₃:2%Ce晶体是一种良好的伽马和中子探测材料, 具有广泛的应用前景。     

过饱和析晶法制备全无机钙钛矿CsPbX3及其性能

近年来,全无机铅卤钙钛矿材料(CsPbX3)因其优异的光学性能和相对于有机-无机杂化钙钛矿更好的稳定性等优势,从各类钙钛矿中脱颖而出,成为当前最具潜力的光电材料之一.相对于制备条件苛刻的高温热注入法,采用工艺简单易操作室温过饱和析晶法制备了一系列CsPbX3全无机钙钛矿材料,并探究了配体、提纯次数、反应温度、保存时间等...     

添加剂DTPA对KDP晶体快速生长及性能的影响研究

在添加1×10^-4 (mol/mol KDP) 二乙烯三胺五乙酸(DTPA)的溶液中, 利用“点籽晶”快速生长法生长了KDP晶体. 实验发现, 添加少量DTPA即可使不同饱和温度下的KDP生长溶液的亚稳区宽度均得到提高. 利用激光偏振干涉装置研究了不同浓度的DTPA对KDP晶体(100)面生长动力学的影响. 发现随DTPA掺杂量增加, 临界过饱和度(死区)一直降低, 生长速度则是先增加经过一个最大值后减小. 表征了晶体的光学透过率和晶体内部的杂质金属离子含量, 发现掺杂1×10^-4 (mol/mol) DTPA大幅提高了快速生长的KDP晶体在紫外区的透过率, 并有效地减少了进入晶体内部的杂质金属离子含量.     

溶剂熔区移动法生长Cd0.9Zn0.1Te晶体的工艺优化研

为了解决Cd_0.9Zn_0.1Te(CZT)晶体生长温度高、单晶率低、成分不均匀等问题, 采用溶剂熔区移动法(THM)在优化工艺参数下生长了掺In的CZT晶体, 在优化晶体的生长温度、固液界面处的温度梯度、原位退火过程等生长条件后, 生长出直径为45 mm的低Te夹杂浓度、高电阻率、高透过率、均匀的高质量CZT晶体。 X射线衍射结果显示, 晶体的结晶性较好、Zn成分轴向偏析小。红外透过光谱测试结果显示, 晶体内部的杂质、缺陷水平相对较少, 晶体整体的红外透过率在60%左右。紫外-可见光吸收光谱测试结果也进一步表明, 晶体的均匀性良好。采用红外显微镜对晶体内部的Te夹杂形貌及其尺寸进行观察, 结果表明Te夹杂的尺寸主要分布在0~10 μm之间。采用直流稳态光电导技术测得电子的迁移率寿命积约为8×10^-4 cm²/V。     

Cd补偿垂直布里奇曼法生长Cd0.9Zn0.1Te晶体

采用传统垂直布里奇曼法和Cd补偿垂直布里奇曼法,分别生长出两根尺寸为 30mm×130mm的Ccd0.9Zn0.1Te晶锭.测试了晶体的结晶质量、成分分布、位错腐蚀坑密度(EPD)、红外透过率及电阻率.结果表明,Cd补偿垂直布里奇曼法生长的晶体结晶质量好、成分分布均匀、EPD低、红外透过性能好且电阻率高.这说明Cd补偿垂直布里奇曼法是一种生长高阻值CZT晶体的优良方法.     

退火处理对Y2O3薄膜结构和光学性能的影响

采用射频磁控溅射法以Y2O3陶瓷为靶材在单晶si(Ⅲ)和石英表面制备了Y2O3薄膜.利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见(UV-VIS)光谱仪和傅立叶变换红外(FTIR)光谱仪对真空退火前后Y2O3薄膜的结构和光学性质进行了分析研究.结构研究表明,在200℃条件下制备的Y2O3薄膜为非晶态,经600℃退火后出现单斜相,经800℃退火后薄膜完全转化为立方多晶,同时得到了不同晶面的晶粒尺寸;沉积态的Y2O3薄膜由球状颗粒排列组成,经800℃真空退火后薄膜为柱状晶.光学性质研究发现,真空退火后Y2O3薄膜的红外透过率显著下降;使用Tauc作图法得到不同结晶条件下的光学带隙,发现薄膜的光学带隙与结晶条件有关,并且退火后薄膜的光学带隙明显减小.     

光子晶体及其应用

主要介绍光子晶体的基本概念,光子晶体的晶体结构和能带结构方面的三种计算方法,并简单介绍光子晶体的应用。     

非化学计量溶液区熔法生长大尺寸InSe晶体及表征（英文）

硒化铟(InSe)是一种具有奇异物理性能的Ⅲ-Ⅵ族半导体材料,在光伏、光学、热电等领域有着广泛的应用潜力。由于InSe的非一致熔融特性及InSe、In₆Se₇和In₄Se₃之间复杂的包晶反应,制备大尺寸In Se晶体十分困难。本研究采用区熔法制备了InSe晶体,该方法具有成本低、固液界面优化等优点。基于In-Se体系的包晶反应,发现In与Se的初始物质的量比对InSe晶体生长非常重要,本工作使用精确非化学计量的In0.52Se0.48溶液生长晶体,使In Se晶体的获得率达到83%左右。实验最终获得了?27 mm×130 mm的晶棒,并成功剥离出尺寸?27 mm×50 mm的片状In Se单晶, XRD图谱中检测到(00l)衍射峰,说明晶体的质量良好。In Se晶体呈现六方结构,各元素在基体中均匀分布,在1800 nm波长下的透射率为～55.1%,带隙能量为～1.22 e V。在800 K下, In Se晶体沿(001)方向的最大电导率σ约为1.55×10² S·m^–...     

In:Ga2O3氧化物半导体晶体的生长与性能研究

β-Ga₂O₃晶体是一种新型宽禁带氧化物半导体材料, 本征导电性差。为了在调控导电性能的同时兼顾高的透过率和结晶性能, 离子掺杂是一种有效的途径。采用光学浮区法生长出ϕ8 mm×50 mm蓝色透明In:Ga₂O₃晶体, 晶体具有较高的结晶完整性。In³⁺离子掺杂后, β-Ga₂O₃晶体在红外波段出现明显的自由载流子吸收, 热导率稍有减小。室温下, In:Ga₂O₃晶体的电导率和载流子浓度分别为4.94×10^-4 S/cm和1.005×10¹⁶ cm^-3, 其值高于β-Ga₂O₃晶体约1个数量级。In:Ga₂O₃晶体电学性能对热处理敏感, 1200℃空气气氛和氩气气氛退火后电导率降低。结果表明, In³⁺离子掺杂能够调控β-Ga₂O₃晶体的导电性能。     

溶胶-凝胶法制备MgxZn1-xO薄膜及性能研究

采用溶胶-凝胶法在石英玻璃片衬底上制备了Mg2+掺杂的ZnO(MgxZn1-xO)薄膜,研究了Mg2+掺杂对ZnO薄膜结构和紫外透过率的影响;在氧化物薄膜上真空蒸镀了Al叉指电极,制得紫外原型探测器件,测试了I-Ⅴ特性.结果表明,Mg2+掺杂后,MgxZn1-xO薄膜为纤锌矿结构,随着x值增加,晶格常数c逐渐减少,α逐渐增大,Mg2+掺杂抑制了(002)晶面的生长;紫外透过光谱表明,Mg2+掺杂后吸收边发生蓝移,可提高ZnO薄膜的禁带宽度;I-Ⅴ特性曲线表明,正向偏压下探测器的暗电流和光照电流随外加偏压呈线性增长,但光照电流与暗电流的差别较大.     

椭圆柱三角晶格固态声子晶体的带隙结构

用平面波法研究了椭圆钢柱与环氧树脂组成的二维三角晶格声子晶体的带隙结构.结果表明,带隙的宽度和中心频率随填充率F或椭圆柱体横截面两半径之比T的变化表现出明显的变化规律;椭圆柱体横截面的对称性越高,带隙越宽;当F很小时,F对带隙中心频率的影响与T关系不大;椭圆柱体绕其中心轴旋转时,带隙的宽度呈现出与中心频率相反的变化规律,而且最小的带隙宽度及最高的中心频率均在柱体旋转60°左右出现.     

带隙可调光子晶体的研究进展

介绍了近几年带隙可调光子晶体的研究进展。带隙调节的机制主要有改变晶体材料的平均折射率和改变晶体的结构参数两种。综述了通过电场调制、磁场调制、压力调制、光照调制、温度调制和复合调制等实现带隙实时可调的研究进展,提出了目前存在的问题及研究方向。     

椭圆柱三维简立方排列声子晶体的带隙结构

用平面波法研究了椭圆钢柱与环氧树脂组成的三维简立方晶格声子晶体的带隙结构.一般情况下,椭圆柱体的横截面形状对称性越高,带隙宽度极值和中心频率越大;带隙宽度随椭圆柱体绕其中心轴旋转角度的增大而增大,但带隙中心频率随旋转角度的增大而减小;无论柱体是否旋转,通过改变柱体横截面半径都比改变柱体高度更易获得宽带隙.     

决定二维声子晶体带隙的关键材料参数

从弹性波动方程入手,获得决定二维声子晶体z模态带隙的关键材料参数是散射体对基体的质量密度比和剪切模量比.利用平面波展开法计算带隙结构,研究正方点阵、三角点阵以及不同填充率时材料参数对带隙的影响.发现质量密度比对带隙起决定作用.仅以声阻抗比或波速比的大小不能决定带隙的存在和大小.给出不同点阵形式下产生带隙的材料参数取值范围.给出材料参数-带隙图,对以材料参数设计带隙具有直观的指导作用.     

一维杆状声子晶体的带隙特性

用有限元方法计算了一维杆状声子晶体的振动传输特性及其振动模态,从振形角度分析了一维杆状声子晶体相关参数(物理参数、尺寸参数)对带隙起始频率及带隙宽度的影响,发现带隙的形成与其模态振形密切相关,各参数对声子晶体带隙的影响主要是影响了个模态所在的频率,从而改变了其带隙的起始位置及宽度。     

三角晶格固/气型声子晶体的弹性波带隙结构

将椭圆钢柱散射体引入到三角晶格固/气型声子晶体中,用平面渡法计算了其带隙结构.研究表明,通过降低散射体横截面的对称度,可在几乎不改变带隙中心频率的条件下获得更宽的低频带隙,还能在极低的填充率下实现低频带隙.随着填充率的增大,带隙变宽,中心频率下降.当散射体绕其中心轴的旋转角度小于60°时,带隙宽度随旋转角度的增大而减小,但带隙中心频率基本不受影响.     

Thermal properties and two-dimensional photonic band gaps

The effect of temperature on a two-dimensional square lattice photonic crystal composed of Si rods arranged in an air background was investigated theoretically using the plane-wave expansion method. Both the thermal expansion effect and thermo-optical effect are considered simultaneously. We have discussed the role of temperature in creating the complete photonic band gap as a function of temperature. Two different shapes of rods, i.e. square and circular, are considered in the presence of the two polarization states, i.e. TE and TM waves. The numerical results show that the photonic band gap can be significantly enlarged compared to the photonic band gap at room temperature. The effect of temperature on the complete photonic band width in the cylindrical rods case is more significant. Cylindrical and square Si rods may work as a temperature sensor or filter, among many other potential applications.     

声子晶体研究概况

声子晶体是近年来提出的一种新型功能材料,目前主要处于理论研究阶段.通过与光子晶体类比,可推断由振动材料组成的周期性结构,传输弹性波时也有带隙存在,这种特征可以有效地进行声波控制和振动控制,阐述了声子晶体的概念、基本特征、研究方法和进展.