有机-无机杂化钙钛矿激光器的研究进展

有机-无机杂化钙钛矿具有载流子扩散长度长、发光效率高等特点,是一种性能优良的半导体材料,也是一种极具潜力的激光增益介质,受到了光伏、激光等多个领域的广泛关注.概述了利用有机-无机杂化钙钛矿作为增益介质研发的薄膜型多晶钙钛矿激光器、单晶钙钛矿激光器以及微盘钙钛矿激光器的研究进展.介绍了具有优异的电学性能和光学性能的有机-无机杂化钙钛矿制备方法,分析了影响有机-无机杂化钙钛矿激光器性能的主要因素.结果表明,相对于其他类型的激光器,单晶钙钛矿纳米线结构具有更低的激光阈值、更窄的光谱宽度,是实现纳米激光的最佳选择之一.此外,针对有机-无机杂化钙钛矿激光器目前存在的钙钛矿材料的降解、实现电泵浦激光所需电流密度高等问题,对今后钙钛矿激光器的研究重点和发展趋势进行展望.     

有机无机杂化钙钛矿半导体中光激发态自旋的光学探测

概述三维与二维钙钛矿材料(HOP)电子自旋光学响应的基本过程、电子态自旋寿命的光学测量方法和结果,并对已知自旋寿命的影响因素进行分析,讨论进一步研究钙钛矿在自旋阀、自旋输运、量子计算、偏振发光二极管等基于钙钛矿中自旋特性的应用中的前景。     

二维有机-无机杂化钙钛矿非线性光学研究进展（特邀）

自从钙钛矿材料问世以来,有机-无机杂化钙钛矿材料在近数十年的时间得到了蓬勃发展。二维（2D）有机-无机杂化钙钛矿是由典型的无机八面体框架以及不同的有机阳离子构成,其具有本征的量子阱结构和有趣的光电特性,也因此在发光、传感器、调谐、光伏体系以及通讯设备等领域引起了人们的密切关注。低成本、可溶液法制备、以及可替换的有机阳离子等特性使二维杂化钙钛矿在光学和光子应用中具有灵活的层间距,层数和可变的晶格扭曲,从而实现可调节的框架以及在光学和光子学应用中的高调节度。尤其地,它们也表现出突出的二阶、三阶和高阶非线性光学特性,例如在激光脉冲激发下的二次谐波产生（SHG）、太赫兹 、双光子吸收（2PA）和饱和吸收（SA）和三光子吸收（3PA）等。讨论了具有不同结构特点的二维杂化钙钛矿的构建,并重点介绍了这些二维杂化钙钛矿在线性和非线性光学领域地特性和应用。最后,对二维杂化钙钛矿的研究现状进行了评估,并对其未来发展进行了展望。     

一步溶液法制备有机-无机杂化钙钛矿薄膜

有机-无机杂化钙钛矿薄膜作为太阳电池的光吸收层,其薄膜的形貌、结构以及结晶程度等因素对电池的光电转换效率起到了决定性的作用,而薄膜的质量主要取决于制备工艺.采用一步溶液法制备了有机-无机杂化钙钛矿(CH3NH3PbI3)薄膜,主要分析了在氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃、玻璃和多晶硅3种不同衬底上生长CH3NH3PbI3薄膜的形貌和结构的差异.结果表明,在FTO导电玻璃和玻璃衬底上生长的薄膜的晶粒尺寸和晶粒分布均匀,而在硅衬底上生长的薄膜的边缘晶粒尺寸大于中心处的晶粒,并详细分析了造成这种现象的原因.此外,在50℃的低温下对在FTO导电玻璃衬底生长的CH3NH3PbI3薄膜进行了不同时间的退火处理.实验结果表明,随着热处理时间的增加,晶粒尺寸也增加,但是合成的CH3NH3PbI3薄膜部分发生了分解.     

无铅钙钛矿光电子器件研究进展

钙钛矿材料因其独特的光学和电学特性,例如高载流子迁移率、高光致发光效率、高消光系数、带隙可调等,而成为光电子领域研究的热门。然而,大多数钙钛矿材料都包含铅元素,铅的毒性问题在一定程度上阻碍了钙钛矿光电子器件的大规模产业化应用。为了突破这一限制,可以用毒性较小的化学元素,例如锡、铋、锑等,来代替钙钛矿中的铅元素。本文综述了一些有代表性的无铅钙钛矿材料的特性及它们在太阳电池、光电探测器、发光二极管等光电子器件中的应用研究进展,并对此方向未来的发展做出了展望。     

单晶钙钛矿的制备及应用研究进展

近年来,钙钛矿材料由于其带隙可调、吸收系数高、成本低等优势在国际上备受瞩目。其中,单晶钙钛矿具有优于多晶钙钛矿的光学、电学特性,成为制备高性能光电器件的理想材料。从钙钛矿的基本分子组成和化学结构出发,介绍了单晶钙钛矿的基本光学和电学特性,指出了块状、薄片/薄膜和纳米结构有机-无机杂化单晶钙钛矿的制备方法,总结了它们在光电探测器、太阳电池、光泵浦激光和辐射探测中的应用。最后,对单晶钙钛矿当前研究中所面临的挑战及未来的发展进行展望,指出开发低成本、高稳定性、无毒的单晶钙钛矿光电器件有望加速其商业化进程。     

有机无机杂化型钙钛矿材料光电探测器研究进展

有机无机杂化钙钛矿材料(CH_3NH_3Pb X_3)因其优异的光电转化效率,在太阳能电池研究方向获广泛关注。因可调禁带宽度、较高电荷迁移率、较大光吸收系数等突出性能,基于CH_3NH_3Pb X_3材料光电探测器的研究成果不断涌现,在未来光电子学、电子信息领域有重要应用前景。本文以CH_3NH_3Pb X_3光电探测器综合性能为出发点,总结了界面工程、能带工程等器件性能提升方法,从光电探测器光谱响应范围、光吸收能力、响应度与检测率、柔性、稳定性五个方面归纳了近年来CH_3NH_3Pb X_3材料光电探测器的研究进展,并对现存挑战和未来前景作出解析与展望。     

杂化钙钛矿太阳能电池光吸收层薄膜致密性对其效率影响的研究进展

有机-无机杂化钙钛矿基异质结太阳能电池效率提升速度十分迅猛,其光电转换效率极有可能在短时间内提高至25%以上。其中,杂化钙钛矿薄膜的致密性直接关系到薄膜性能的优劣,对获得高效率太阳能电池具有重要影响。介绍了杂化钙钛矿材料的特性,重点探讨不同方法制备的杂化钙钛矿薄膜致密性对太阳能电池效率的影响,并分析存在的问题和展望其发展前景。     

PERC背钝化结构提升多晶硅太阳电池的光电转换性能研究

在工业产线上制备了PERC结构的多晶硅太阳电池,并研究了在电池背表面引入PERC背钝化结构对其光电转换性能的影响。结果表明:PERC背钝化结构能够提升电池的短路电流和开路电压,光电转换效率超过了20%。结合光学仿真及分析电池的关键光电参数知,其光电转换性能改善的原因可归结为PERC背钝化结构降低了长波太阳光子在背铝电极的寄生吸収损失和光生载流子的背表面复合损失。PERC背钝化结构能够提升多晶硅太阳电池的光电转换效率,并且其制备工艺与传统产线兼容,是一种优选的产业电池结构。     

有机卤化物盐对钙钛矿太阳电池器件性能的影响

有机无机杂化钙钛矿已被证明是优良的光吸收材料,可用于高效率光伏领域。增大钙钛矿薄膜的晶粒尺寸和对晶界缺陷的钝化是提高太阳电池性能的重要途径。文章报道了一种简单的缺陷钝化技术,将有机卤化物盐BAI引入钙钛矿的混合阳离子中,以起到增大晶粒和钝化缺陷的作用,使钙钛矿太阳电池的光电转换效率从19.46%提升至21.56%。这种效率的提升是在不损失短路电流和填充因子的情况下,开路电压从1.04V提高到1.11V的结果。这种提升钙钛矿型太阳电池开路电压的方法,为进一步提高钙钛矿型太阳电池的光电性能提供了新的途径。     

杂化钙钛矿太阳能电池结构及光吸收层组成优化研究进展

近年来,有机-无机杂化钙钛矿基异质结太阳能电池发展十分迅速,目前最高光电转换效率已突破20%。本文简要概述了杂化钙钛矿基太阳能电池的结构、原理以及常见的杂化钙钛矿薄膜的制备方法,详细总结了近年来器件结构和杂化钙钛矿材料不断优化的成果和相关研究进展,重点阐述了器件的结构和组成对杂化钙钛矿基太阳能电池光电转换效率的影响,并对有机-无机杂化钙钛矿基太阳能电池未来的研究前景进行了展望。     

钝化膜应力对锑化铟器件性能的影响

随着InSb红外探测器关键尺寸的不断缩小,钝化膜应力的大小对器件I-V性能的影响越发明显。为了降低探测器芯片的应力,研究了一种由SiO₂ 和SiON组成的复合钝化膜体系。通过改变气体的射频时间,在InSb晶片上淀积厚度分别为300 nm、500 nm、700 nm和900 nm的钝化膜,测量并计算了不同厚度钝化膜的应力。当厚度为700 nm时,钝化膜的应力最小值为－1.78 MPa。研究了具有不同应力钝化膜的器件的I-V特性,发现厚度为700 nm时InSb芯片具有更加优异的I-V特性。通过调整复合钝化膜的厚度,降低了钝化膜的应力,有效地提升了InSb探测器的性能。     

碲镉汞红外焦平面器件表面复合膜层钝化技术

碲镉汞（Hg1－xCdxTe）红外器件的制备过程中,表面钝化工艺对于器件性能具有很大影响。通过实验,研究了溅射功率、靶基距、基片摆动角度等工艺参数对碲镉汞衬底上制备的 CdTe/ZnS 复合钝化膜层质量的影响。实验结果表明,当 CdTe 与 ZnS 溅射靶功率分布为140 W 与350 W,靶基距为40cm,基片摆动角度为±30°时,中心2英寸区域膜层非均匀性达到±3%以内,同时钝化膜层表面粗糙度与附着能力获得了较大改善。     

浴铜灵有机分子材料对钙钛矿薄膜表面的钝化作用

采用2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-邻二氮杂菲(浴铜灵,缩写:BCP)有机小分子作为钙钛矿薄膜与电子传输层之间的界面修饰层,从而使得反型结构的钙钛矿太阳电池性能得到显著改善。通过扫描电子显微镜研究发现:BCP分子可在钙钛矿薄膜样品表面的晶界间充分填充,推测其抑制了界面缺陷态的产生。进一步研究器件内部界面电荷的累积,并结合交流阻抗谱的分析,证实经BCP钝化的钙钛矿太阳电池中界面电荷的累积减少,光生载流子的复合被抑制,电池的光电转换效率由原来的15.7%提升到了17.4%。     

碲镉汞薄膜表面钝化的研究进展

赝二元体系碲镉汞(Mercury Cadmium Telluride, Hg_xCd_1-xTe)材料具有优异的光电特性,是制备高灵敏度红外探测器的最重要材料之一。为了获得性能优异的Hg_xCd_1-xTe探测器及其组件,目前已经发展了各种Hg_xCd_1-xTe材料制备技术和器件制作工艺。但在各种材料制备及器件应用过程中,Hg_xCd_1-xTe表面均会受到环境和不良表面效应的影响,所以需要采用先进的钝化工艺对其表面电荷态进行处理,改善材料表面的电学物理特性,从而实现器件探测性能的提升。因此,Hg_xCd_1-xTe薄膜表面钝化工艺对Hg_xCd_1-xTe红外探测器的性能提升至关重要。总结和分析了近年来碲镉汞薄膜表面钝化层的生长方法。按照本源钝化和非本源钝化进行了分类总结和综述,分析了不同钝化方法的优缺点,并对未来碲镉汞薄膜钝化工艺进行了展望。     

自由空间光通信中光电子器件的现状分析

对自由空间光通信中的光电子器件包括激光器、光电探测器、光学滤波器的现状做了系统分析,结果表明:CO2激光器、半导体激光器和LD泵浦的YAG固体激光器成为目前和未来自由空间光通信系统的重要光源;PIN和APD光电二极管成为自由空间光通信系统探测器的最佳选择;干涉滤波器和原子滤波器成为自由空间光通信系统滤光器的发展重点。     

聚合物钝化钙钛矿量子点的红光放大自发辐射性能

全无机CsPbX₃(X=Cl、Br、I)钙钛矿量子点具有优异的发光性能,是一种极具应用潜力的新型显示材料及激光增益介质。本文制备了发光峰位于640 nm的CsPbBr_1.2I_1.8红光量子点,在该量子点薄膜表面分别涂覆聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸异丁酯(PIBMA)、聚苯乙烯(PS)3种带不同功能基团的聚合物,制备了CsPbBr_1.2I_1.8/PMMA、CsPbBr_1.2I_1.8/PIBMA、CsPbBr_1.2I_1.8/PS复合薄膜,研究它们的放大自发辐射性能。结果表明,聚合物钝化一方面提升了量子点的水稳定性,另一方面,PMMA和PIBMA中的C=O钝化了量子点表面未配位的Pb²⁺,增强了量子点薄膜的光致发光强度。进一步的,在532 nm的纳秒激光泵浦下,CsPbBr_1.2I_1.8/PIBMA薄膜放大自发辐射阈值...