聚对苯乙炔MOPPV/ZnSe量子点复合材料太阳电池性能研究

基于量子点材料的特殊物理性能和量子点聚合物复合材料高的光电转换性能, 本文在MOPPV溶液中制备了粒度可控、 结晶性好、颗粒尺寸约为3.75 nm的ZnSe量子点材料, 最终获得不同质量比的MOPPV/ZnSe复合材料. 分别使用X射线衍射、透射电子显微镜、紫外可见吸收光谱等研究其特性结果表明MOPPV与ZnSe量子点可以有效地复合且发生光诱导电荷转移; 通过对MOPPV、ZnSe和MOPPV/ZnSe复合材料太阳电池性能的研究发现, 与MOPPV和ZnSe单体相比复合材料光伏特性呈现增加的趋势, 并且复合材料光电性能随着ZnSe量子点材料质量浓度的增加呈现先增大后减小的现象, 当MOPPV和ZnSe的质量比为1:1时, 其转换效率最大, 开路电压为0.516 V, 短路电流为2.018 mA, 填充因子为25.53%, 转换效率为0.167%. 关键词： 量子点 复合材料 伏安特性     

基于不同ZnSe壳层厚度的InP/ZnSe/ZnS量子点光电性能

磷化铟(InP)量子点(QDs)由于其不含重金属元素和出色的光电特性,在量子点发光二极管(QLED)领域引起了广泛关注.本文以ZnSe和ZnS作为壳层来制备绿色InP/ZnSe/ZnS QDs,通过调控ZnSe壳层的厚度得到不同发光性能的QDs.当Se粉与Zn(St)2的质量比为1:15时,InP/ZnSe/ZnS Q...     

CdSe/ZnSe/ZnS量子点在单晶太阳能电池中的应用

将CdSe/ZnSe/ZnS量子点掺入到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中,研究了量子点的发光下转移特性。将420 nm长波滤光片盖在单晶电池上,使电池对300~420 nm波段光谱响应几乎为零,同时排除下转移层抗反射效应的影响,再在滤光片表面制备下转移层,观察到了外量子效率(EQE)值的提升,说明所用量子点可以应用于对300~420 nm波段光谱响应几乎为零的电池上实现频率的下转移,提高EQE。对量子点在太阳能电池中应用的可能性进行了分析,并根据本实验中测得电池的EQE数据,计算了该电池获得提升所需量子点最低的整体荧光量子效率值为87.8%。     

参杂GaAs量子点的电子结构

用有效质量近似和少体物理方法计算了在抛物势中,参杂（一个带正电荷）GaAs量子点中有7个极化电子时的本征能量和本征波函数,并从本征波函数中提取的一体、二体密度函数方法得到了电子结构的直观图像,用对称性对量子点中库仑相互作用能和电子结构进行了分析。     

退火温度对聚对苯乙炔MOPPV-ZnSe量子点复合材料太阳电池性能影响

利用原位缩合法制备了聚(2-甲氧基-5辛氧基)对苯乙炔(MOPPV)-ZnSe量子点复合材料,通过对复合材料的X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、紫外可见吸收光谱等研究,发现聚合物MOPPV与ZnSe量子点以包覆形式有效地复合在一起,复合材料中ZnSe量子点结晶性良好,尺寸约为4 nm;且两者之间发生光诱导电荷转移,复合材料随着退火温度的升高,其吸收光谱范围发生红移。通过对MOPPV-ZnSe复合材料光电性能的研究发现,复合材料光电性能随着退火温度的升高逐渐表现出明显的二极管特性,转换效率出现先增大后减小的趋势,且在160℃时转换效率达到最大为0.3726%。     

预先合成量子点组装制备高效量子点太阳电池

量子点太阳电池现已成为极具潜力的“第三代” 光伏器件, 其优点体现在材料成本低廉, 制备工艺简便, 以及其敏化剂特有的多激子效应(MEG) 潜能和吸光范围可方便调节等方面. 但是与染料分子敏化剂相比, 量子点敏化剂粒径更大、表面缺乏具有与TiO₂结合的官能团, 这导致其在TiO₂介孔中渗透阻力大、难以在TiO₂表面吸附沉积, 所以量子点沉积手段在电池组装过程中尤为重要. 本文综述了电池组装过程中量子点的沉积方法, 分类阐述了直接生长量子点方法: 化学浴沉积(CBD)和连续离子层吸附生长(SILAR), 以及采用预先合成量子点的沉积方法: 连接分子辅助法(LA)、直接吸附法(DA)和电泳沉积(EPD)方法, 陈述了各沉积方法的发展过程及相应电池性能的改善, 对比了这些沉积方法的优缺点. 突出介绍了预先合成量子点的沉积方法, 特别是近年来不断优化而凸显优势的连接分子辅助法(LA). 总结了此方法快速、均匀沉积以及实现器件高性能的特点, 介绍了此方法沉积表面缺陷更少、结构更完善、材料更“绿色化”的量子点敏化剂的最新研究成果.     

不同盖层对InAs/GaAs量子点结构和光学性质的影响

利用金属有机化合物气相沉积设备生长了不同盖层结构的InAs/GaAs量子点,采用原子力显微镜和光致发光光谱仪对量子点的结构和光学性质进行了研究.量子点层之间的盖层由一个低温层和一个高温层组成.对不同材料结构的低温盖层的对比研究表明,In组分渐变的InGaAs低温盖层有利于改善量子点均匀性、减少结合岛数目、提高光致发光强度;当组分渐变InGaAs低温盖层厚度由6.8 nm增加到12 nm,发光波长从1256.0 nm红移到1314.4 nm.另外,还对不同材料结构的高温盖层进行了对比分析,发现高温盖层采用In组分渐变的InGaAs材料有利于光致发光谱强度的提高. 关键词： 半导体量子点 盖层 组分渐变     

CdSe/ZnSe/ZnS多壳层结构量子点的制备与表征

展示了一种简捷的多壳层量子点合成路线。在含有过量Se源的CdSe体系中直接注入Zn源,"一步法"合成了CdSe/ZnSe量子点;进一步以CdSe/ZnSe为"核",表面外延生长ZnS壳层制备了核/壳/壳结构CdSe/ZnSe/ZnS量子点。相对于以往报道的多壳层结构量子点的制备方法,该方法通过减少壳层的生长步骤有效地简化了实验操作,缩短了实验周期,同时减少对原料的损耗。对量子点进行高温退火处理,能够大幅提高CdSe/ZnSe/ZnS量子点的发光量子产率。透射电镜、XRD以及光谱研究表明:所制备的量子点接近球形,核与壳层纳米晶均为闪锌矿结构,最终获得的CdSe/ZnSe/ZnS量子点的光致发光量子产率达到53％。为了实现量子点的表面生物功能化,通过巯基酸进行了表面配体交换修饰,使量子点表面具有水溶性的羧基功能团,并且能够维持较高的光致发光量子产率。     

Mn掺杂ZnSe量子点变温发光性质研究

量子点(QD)照明器件中电流导致的焦耳热会使其工作温度高于室温,因此研究量子点的发光热稳定性十分重要。本文利用稳态光谱和时间分辨光谱研究了具有不同壳层厚度的Mn掺杂ZnSe(Mn: ZnSe)量子点的变温发光性质,温度范围是80～500 K。实验结果表明,厚壳层(6.5单层(MLs))Mn: ZnSe量子点的发光热稳定性要优于薄壳层(2.6 MLs)的量子点。从80 K升温到400 K的过程中,厚壳层Mn: ZnSe量子点的发光几乎没有发生热猝灭,发光量子效率在400 K高温下依然可以达到60%。通过对比Mn: ZnSe量子点的变温发光强度与荧光寿命,对Mn: ZnSe量子点发光热猝灭机制进行了讨论。最后,为了研究Mn: ZnSe量子点的发光热猝灭是否为本征猝灭,对具有不同壳层厚度的Mn: ZnSe量子点进行了加热-冷却循环(300-500-300 K)测试,发现厚壳层的Mn: ZnSe量子点的发光在循环中基本可逆。因此,Mn: ZnSe量子点可以适用于照明器件,即使器件中会出现不可避免的较强热效应。     

InAs/GaAs量子点的静压光谱压力系数研究

采用有效质量模型和非线性弹性理论计算了不同尺寸InAs/GaAs量子点的静压光谱发光峰的 压力系数(PC).量子点峰位随压力的变化主要来自禁带宽度和电子束缚能随压力变化两方面 的贡献.由于InAs/GaAs量子点是一个应变体系，体系的晶格常数，失配应变和弹性系数均随 外加压力变化，使得加压后量子点的禁带宽度相对于非应变体系略有减小，同时势垒高度增 加，电子束缚程度增加.两者共同作用引起的InAs应变层的禁带宽度压力系数减小是导致量 子点的压力系数小于InAs体材料的主要原因.同时计算结果表明，电子束缚能随压力变化对 不同尺寸量子点的压力系数的影响不同，量子点尺寸越小，受其影响越大，压力系数也越大 . 关键词： 量子点 压力系数 应变     

Bound polaron in quantum dot quantum well structures

The problem of bound polarons in quantum dot quantum well (QDQW) structures is studied theoretically. The eigenfrequencies of bulk longitudinal optical (LO) and surface optical (SO) modes are derived in the framework of the dielectric continuum approximation. The electron--phonon interaction Hamiltonian for QDQW structures is obtained and the exchange interaction between impurity and LO-phonons is discussed. The binding energy and the trapping energy of the bound polaron in CdS/HgS QDQW structures are calculated. The numerical results reveal that there exist three branches of eigenfrequencies of surface optical vibration in the CdS/HgS QDQW structure. It is also shown that the binding energy and the trapping energy increase as the inner radius of the QDQW structure decreases, with the outer radius fixed, and the trapping energy takes a major part of the binding energy when the inner radius is very small.     

The strain relaxation of InAs/GaAs self-organized quantum dot

This paper presents a detailed analysis of the dependence of degree of strain relaxation of the self-organized InAs/GaAs quantum dot on the geometrical parameters. Differently shaped quantum dots arranged with different transverse periods are simulated in this analysis. It investigates the total residual strain energy that stored in the quantum dot and the substrate for all kinds of quantum dots with the same volume, as well as the dependence on both the aspect ratio and transverse period. The calculated results show that when the transverse period is larger than two times the base of the quantum dots, the influence of transverse periods can be ignored. The larger aspect ratio will lead more efficient strain relaxation. The larger angle between the faces and the substrate will lead more efficient strain relaxation. The obtained results can help to understand the shape transition mechanism during the epitaxial growth from the viewpoint of energy, because the strain relaxation is the main driving force of the quantum dot's self-organization.     

GaAs量子阱太阳能电池量子效率的研究

将量子阱结构引入到单结GaAs太阳能电池中能够有效扩展吸收光谱.为了研究量子阱结构在GaAs太阳能电池中的作用机理,本文采用实验和理论的方法研究了InGaAs/GaAsP量子阱结构对电池量子效率的影响.实验结果表明,量子阱结构的窄带隙阱层材料将电池的吸收光谱从890 nm扩展到1000 nm.同时,量子阱结构的引入提高了680—890 nm波长范围内的量子效率,降低了波长在680 nm以下的量子效率.通过计算得到的量子阱结构和GaAs材料的光吸收系数,可以用来解释量子阱结构对太阳能电池量子效率的影响.     

GaAs基InAs量子点中类氢杂质的束缚能

在有效质量近似下,采用微扰法研究了InAs/GaAs量子点内类氢杂质基态及低激发态的束缚能.受限势采用抛物形势,在二维平面极坐标下,精确地求解了电子的薛定谔方程.数值计算结果表明,类氢杂质基态及低激发态的束缚能敏感地依赖于抛物形势的角频率,受类氢杂质的影响,谱线发生蓝移.这一结果对设计和制备量子点器件是有价值的.     

Photoreflectance study on the photovoltaic effect in InAs/GaAs quantum dot solar cell

To investigate the effect of quantum dot (QD) layers on the photovoltaic process of InAs/GaAs QD solar cell (QDSC), QD layers were embedded in conventional GaAs p-n junction SC (GaAs SC) structures. The photoreflectance (PR) was examined at different temperatures (T) and excitation light intensities (I_ex) to investigate the photovoltaic effects through observation of the Franz-Keldysh oscillations (FKOs) in the PR spectra. The evaluated the p-n junction electric fields (F_pn) of the InAs QDSC was different from that of the GaAs SC. Moreover, InAs QDSC show that the different photovoltaic behaviors compared with GaAs SC by varying I_ex and T. From these considerations, we suggest that the different photovoltaic behaviors are caused by the effect of the additional photo-carrier generation in InAs QD layers resulting in enhancement of the field screening effect in F_pn.     

碳纳米管掺杂对聚合物聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔-PbSe量子点复合材料性能的影响

基于碳纳米管的良好导电性、激子传输性能和量子点聚合物复合材料高的光电转换性能, 采用原位缩合法制备了聚合物聚(2-甲氧基-5-辛氧基)-对苯乙炔(MOPPV)功能化碳纳米管(SWNT)-PbSe量子点复合材料, 通过对复合材料的X射线衍射、透射电子显微镜和紫外可见吸收光谱研究, 发现MOPPV, SWNT与PbSe量子点可以有效地复合, 且SWNT与MOPPV形成网状结构; PbSe量子点尺寸为5.75 nm, 其可均匀地分散在MOPPV-SWNT基体中形成包覆或镶嵌结构, 并发生了光诱导电荷转移.通过对复合材料的光电性能研究发现, 当MOPPV, SWNT, PbSe三者的质量比为1: 0.3 : 1 时其光电性能最好, 开路电压为0.556 V, 短路电流为2.133 mA, 填充因子为34.48%, 转换效率为0.452%, 与聚合物MOPPV-PbSe量子点复合材料材料相比, 光电性能提高了2–3倍. 关键词： 量子点 碳纳米管 复合材料 转换效率     

InAs/GaAs submonolayer quantum dot superluminescent diode emitting around 970 nm

According to the InAs/GaAs submonolayer quantum dot active region, we demonstrate a bent-waveguide superluminescent diode emitting at a wavelength of around 970 nm. At a pulsed injection current of 0.5 A, the device exhibits an output power of 24 mW and an emission spectrum centred at 971 nm with a full width at half maximum of 16 nm.