磁场下Bi-2223/Ag异质结的光伏效应研究

在连续紫色激光(λ=405 nm)辐照下,30 K到120 K的温度范围内,对Bi-2223/Ag异质结在0 T到9 T的外加磁场作用下的光伏效应进行了研究.发现60 K和120 K的温度比较特殊,异质结在不同光强辐照下测得的开路电压(Voc)对外加磁场的变化基本无响应.经研究确认在外加磁场的作用下,60 K以下时,Bi-2223/Ag异质结的内建电场源于金属与超导体之间的临近效应.其方向由超导体指向金属银电极.120 K以上时,异质结的内建电场源于金属与超导体之间形成的类P-N结,方向由金属银电极指向超导体.60 K到120 K之间的温度范围内,内建电场源于临近效应和类P-N结两种机制的竞争.     

n-GaInP2/p-Ge异质结热光伏电池特性分析

热光伏电池是当前研究的热点,目前同质结Ge电池的研究较为常见,而GaInP2/Ge异质结电池还未见相关报道.本文首先对比GaInPJGe异质结与GaInP2/Ge/Ge同质结的能带图,发现异质结界面处的阶跃势垒位于内建电场内部,以至于阶跃势垒不影响载流子输运,能提高器件的性能.然后通过MOCVD在P型Ge衬底上外延高质量、宽带隙的单晶GaInP2层,并进行TEM-EDX线性扫描、Ⅰ-Ⅴ测试,研究结果表明,利用MOCVD技术制备的GaInP2/Ge异质结界面陡峭且GaInP2并未向Ge内扩散;通过优化器件工艺4 cm2全面积电池效率最终达到5.18; (AM1.5,25℃).根据J-V曲线方程推算出串并联电阻(Rs、Rsh)、反向饱和电流密度(J0)和二极管品质因子(A)等参数,为电池性能的进一步提高获得主要的突破路径.     

利用Γ-X混合在AlAs/GaAs异质结构实现光生电子、空穴对的持久存储

利用GaAs量子阱中Γ谷束缚态与AlAs层中Χ谷束缚态在异质结界面处的共振Γ-X混合,使得光生电子不仅在实空间而且在K空间与光生空穴分离开来,从而在结构中形成了持久的电荷极化.这一效应已被C-V特性上所观察到的电容阶跃和正反方向扫描时所出现的双稳滞迟现象所证实.如果将我们的器件用作光存储单元,预期可以获得很长的存储时间Ts.同时,由于Γ-X混合隧穿速率很快,光子"读出"仍可以保持很快.     

利用г—X混合在AlAs／GaAs异质结构实现光生电子、空穴对的持久存储

利用GaAs量子阱中г谷束缚态与AlAs层中X谷束缚态在异质结界面处的共振г-X混合，使得光生电子不仅在实空间而且在K窨 与光生空穴分离开来，从而在结构中形成了持久的电荷极化。这一效应已被C-V特性上所观察到的电容阶跃和正反扫描时所出现的双稳滞迟现象所证实。如果将我们的器件用作光存储单元，预期可以获得很长的存储时间Ts。同时，由于г-X混合隧穿速率很快，光子“读出”仍可以保持很快。     

非金属元素(F,S, Se,Te)掺杂对ZnO/graphene肖特基界面电荷及肖特基调控的理论研究

本文基于第一性原理系统研究了非金属元素F、S、Se、Te掺杂对ZnO/graphene异质结界面相互作用及其电子结构的影响。结果表明,ZnO/graphene异质结层间以范德瓦耳斯力结合形成了稳定的异质结,并且形成了n型肖特基势垒。差分电荷密度图表明graphene层的电子向ZnO层转移,使得graphene层表面带正电,ZnO层表面带负电,在界面处形成了内建电场。当掺入F原子时,异质结呈现欧姆接触;当掺入S、Se、Te原子时,异质结肖特基的接触类型均由n型转变为p型,且有效降低了肖特基势垒的高度,特别是Te原子掺入后,p型肖特基势垒高度降低至0.48 eV,提升了电子的注入效率。本文的研究结果将对相关的场效应晶体管的设计和制造提供一定的参考。     

层状graphene/WSSe范德瓦耳斯异质结电子特性和界面接触的理论研究

利用第一性原理计算方法研究了层间距和外部电场对graphene/WSSe范德瓦耳斯异质结的电子特性和界面接触的影响规律。由于范德瓦耳斯力作用,graphene和WSSe单层的电子特性可以被保留在graphene/WSSe异质结中。当形成graphene/WSSe异质结时,在石墨烯的狄拉克锥中可以发现小的带隙值(7 meV)。电荷转移产生的内建电场在有效阻碍光激发载流子复合中起着关键作用。与两个独立单层相比,graphene/WSSe异质结在可见光区域具有增强的光吸收,在光电子器件中展现出了潜在应用价值。此外,graphene/WSSe异质结在平衡层间距处显示出n型肖特基接触特性。层间距和外部电场都可以用来改变graphene/WSSe异质结的肖特基势垒高度和接触类型,并有效调节graphene狄拉克锥的位置。本文研究内容为graphene/WSSe异质结在纳米电子和光电子器件领域的应用提供理论依据。     

煅烧时间与温度对超导/铁磁复合材料性能的影响

采用传统的固相反应法在较低的烧结温度与较短的煅烧时间下制备了(La1.85Sr0.15CuO4)1-x(La2/3 Sr1/3MnO3)x(简写为LSCO/LSMO)超导/铁磁复合材料.结果显示:复合后LSMO中的结构没有发生明显改变,随着温度的降低,所有的复合材料在38 K左右均会出现电阻急剧下降,最终呈现超导现象.甚至当LSMO铁磁性材料掺入达到O.20mol时,复合材料仍旧呈现超导态.同时所有复合样品的超导转变温度TC随着x的增加呈现线性下降的趋势.因此,通过低温与短时的烧结方法可以避免处于晶界处的LSCO的CuO面被破坏,进而提高超导/铁磁复合材料中在晶界处的铁磁的共存含量.     

X/g-C3N4(X=g-C3N4、AlN及GaN)异质结光催化活性的理论研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了单层g-C₃N₄以及X/g-C₃N₄(X=g-C₃N₄、AlN及GaN)异质结的稳定性、电子结构、功函数及光学性质。结果表明,X/g-C₃N₄异质结的晶格失配率和晶格失配能极低,说明X/g-C₃N₄具有优异的稳定性。与单层g-C₃N₄相比,X/g-C₃N₄的带隙均减小,态密度的波峰和波谷均大幅提高且出现了红移现象,处于激发态的电子数量增加,使得电子跃迁变得更为容易,表明构建异质结有利于提高体系对可见光的响应能力。此外,X/g-C₃N₄的功函数均减小且在界面处形成了内建电场,有效抑制了光生电子-空穴对的复合,这对载流子的迁移以及光催化能力的提高大有裨益。其中,GaN/g-C₃N₄的功函数最小,在界面处存在电势差形成了内建电场且红移现象最明显,可推测GaN/g-C₃N₄的光催化性能最好。因此,本文提出的构建异质结是提高体系光催化活性的有效手段。     

异质结光催化剂PANI/F-BiPO4的制备及其可见光催化活性研究

采用简单的水热法结合化学吸附法制备了具有异质结构的光催化剂PANI/F-BiPO4,采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、紫外-可见漫反射光谱仪(DRS)、X射线光电子能谱仪(XPS)等对其结构、形貌、光谱特征、表面化学组成等进行了表征和分析.在可见光条件下,考察了PANI/F-BiPO4对罗丹明B(RhB)的光催化降解效率,并且对光催化降解的机理进行了分析.这种异质结构明显拓宽光吸收范围,同时PANI和F-BiPO4间载流子的有效迁移产生了内建电场,从而促进了光生电子与空穴的分离.研究表明:PANI/F-BiPO4在可见光下表现出优异的光催化活性.经可见光照射4 h,它对40 mg/L的RhB去除率达到98.7;.