TFSI钝化晶体硅表面性质的第一性原理研究

晶体硅表面钝化是高效率晶体硅太阳能电池的核心技术,直接影响晶体硅器件的性能。本文采用第一性原理方法研究了一种超强酸-双三氟甲基磺酰亚胺(TFSI)钝化晶体硅(001)表面。研究发现,TFSI的四氧原子结构能够与Si(001)表面Si原子有效成键,吸附能达到-5.124 eV。电子局域函数研究表明,TFSI的O原子与晶体硅表面的Si的成键类型为金属键。由态密度和电荷差分密度分析可知,Si表面原子的电子向TFSI转移,从而有效降低了Si表面的电子复合中心,有利于提高晶体硅的少子寿命。Bader电荷显示,伴随着TFSI钝化晶体硅表面的Si原子,表面Si原子电荷电量减少,而TFSI中的O原子和S原子电荷电量相应增加,进一步证明了TFSI钝化Si表面后的电子转移。该工作为第一性原理方法预测有机强酸钝化晶体硅表面的钝化效果提供了数据支撑。     

Ca9Al(PO4)7∶Eu2+的发光、浓度猝灭及温度稳定性

采用高温固相法制备了Ca9Al(PO4)7∶Eu2+蓝色荧光粉,研究了Ca9Al(PO4)7∶Eu2+的发光、浓度猝灭及温度稳定性.Ca9Al(PO4)7∶Eu2+的激发光谱覆盖200～350 nm紫外区;发射光谱为一主峰位于445 nm的宽谱,对应Eu2+的4f6 5d1--→4f特征跃迁.研究发现,随Eu2+掺杂量的增大,Ca9Al(PO4)7∶Eu2+的发射强度呈现先增大、后减小的变化趋势,最大发射强度对应的Eu2+掺杂量为0.01,即存在浓度猝灭效应,对应的机理为电偶极-电偶极相互作用;依据晶格常数,得出临界距离为2.297 nm.在25～300℃范围内改变光谱测量温度,发现温度升高到150℃时,Ca9Al(PO4)7∶Eu2+的发射强度变为25℃时的81.0％,对应的激活能为0.268 eV,说明材料具有较好的温度稳定性.     

纳秒激光诱导等离子体发射光谱中的自吸收效应

为了减小激光诱导等离子体发射光谱中光谱线的自吸收效应,提高激光光谱分析技术对物质中高含量元素的检测水平,实验采用了一种平面反射镜装置约束等离子体,比较了有或无平面反射镜装置时光谱线的线型变化。实验表明,在无平面反射镜装置时,样品元素Al,Mg和Mn的光谱线半高全宽度分别为0.16,0.24,0.058nm,而采用由四块平面反射镜组成的装置在空间上约束激光等离子体时分别为0.11,0.13,0.047nm。结果表明,光谱线的自吸收明显减小,谱线线型变得比较锐且强度显著提高。通过观测等离子体照片,测量等离子体温度和电子密度,分析讨论了激光光谱自吸收效应降低的原因。     

光电物理类专业创新实践教学体系的构建与实践

提出了光电物理类专业"一一三二"的协同育人思路,以凸显光电专业特色为抓手,构筑模块化课程体系构架,设置特色课程层次模组,以创新实验室为桥梁,实现三大平台、两大课堂的互融联动,高效提升学生综合素养和创新能力.在实验、实习、学术科技竞赛等方面的实践教学检验,效果良好.     

塞曼效应仿真实验平台

塞曼效应实验是学生了解原子具有磁矩和空间取向量子化现象的重要实验,至今塞曼效应仍是研究能级结构的重要方法之一.为了能够让学生更加清楚地了解塞曼效应实验的基本原理和操作规程,针对教学中的重点和难点,运用flash软件制作出塞曼效应仿真实验.该程序可全程高度仿真实验过程,具有界面友好、易于操作、无需安装等优点.为实验教学提供了一种新的辅助方式.     

填充比对三角晶格等离子体光子晶体色散关系的影响

采用有限单元法,分别对TE模式、TM模式下三角晶格等离子体光子晶体的色散关系进行了理论计算,分析了等离子体填充比对能带位置和禁带宽度的影响.结果 表明:TM模式下等离子体光子晶体在M-F、X-M两个方向上存在不完全带隙,随填充比的增加,带隙位置向高频移动,禁带宽度增大直至达到一稳定值.TE模式下等离子体光子晶体不仅存在禁带结构,还在低频处形成了表面等离子体波的平带结构.随填充比的增大,TE模式等离子体光子晶体由X-M单一方向的不完全带隙形成了完全带隙,带隙宽度随填充比的增大而增大.本文提供了一种可调谐等离子体光子晶体的有效方法,有望应用于微波、THz波的可调性控制.     

h-BN型超晶格等离子体光子晶体能带特性研究

六方氮化硼(h-BN)晶格结构是一种类六方对称复式超晶格结构。具有h-BN晶格构型的光子晶体以其宽光子带隙特点受到国内外学者的广泛关注。本文利用不同尺度低压气体放电管与Al₂O₃介质棒周期性排列，构建了新型h-BN型超晶格等离子体光子晶体，实现其空间结构和等离子体参数的动态调控。利用微波透射谱对比研究了h-BN型超晶格与简单三角晶格等离子体光子晶体禁带位置、宽度和数目。分析了放电电流、介质棒阵列数对不同频段光子带隙的影响，以及电磁波入射角度对电磁传输特性的影响。结果表明：等离子体的引入不仅能够形成新的光子带隙，而且可以选择性地使部分禁带位置发生移动；相对于简单三角晶格，h-BN型超晶格等离子体光子晶体呈现出更多光子带隙；Al₂O₃介质棒阵列数对等离子体光子晶体禁带位置、宽度和数目均具有重要影响。电磁波入射角度变化越大，电磁传输特性差别越显著，透射谱相关性越差。本文所设计的新型h-BN型超晶格等离子体光子晶体为制作可调谐光子晶体提供了新的思路，在微波和太赫兹波控制领域具有潜在应用价值。     

计算物理的教学改革研究与实践——与MATLAB软件的完美结合

针对《计算物理》课程教学的一些问题，提出了将本门课的教学与MATLAB软件相结合的改革措施．     

CaAl12O19基质中Eu2+-Cr3+的能量传递与发光性质

在还原气氛下高温固相法合成了CaAl12O19:Eu2+,Cr3+荧光粉.样品光谱显示:Eu2+发射带与Cr3+吸收带有重叠,具备Eu2+-Cr3+之间发生能量传递必要条件.在290 nm近紫外光激发下,单掺杂Eu2+和Cr3+时样品均无691 nm发射,仅在Eu2+,Cr3+共掺时才出现691 nm发射,这证明Eu2+和Cr3+之间发生了能量传递,且监测691 nm时样品的激发光谱也证实了这一点.CaAl12O19:1%Eu2+,x%Cr3+样品组的发射光谱研究表明:增大x能提高Cr3+红光与Eu2+蓝紫光发射强度之比及Eu2+-Cr3+之间能量传递效率.CaAl12O19:2%Cr3+,x%Eu2+样品组的激发光谱分析表明:x>2时,Cr3+在415 nm处的吸收效率相对于565 nm有显著提高.还对样品CaAl12O19:1%Eu2+,1%Cr3+荧光寿命和能量传递速率进行了简单分析.     

基于反射和透射光谱的氢化非晶硅薄膜厚度及光学常量计算

采用紫外-可见透射光谱仪测量了对靶磁控溅射沉积法制备的氢化非晶硅( a-Si:H)薄膜的透射光谱和反射光谱.利用T/(1-R)方法来确定薄膜的吸收系数,进而得到薄膜的消光系数;通过拟合薄膜透射光谱干涉极大值和极小值的包络线采确定薄膜折射率和厚度的初始值,并利用干涉极值公式进一步优化薄膜的厚度值和折射率;利用柯西公式对得...