直接Z型CdO-CdS纳米棒阵列的制备及其光电催化性能研究（英文）

本文通过简单的水热法制备了一种CdO-CdS-维纳米棒阵列,并系统地研究了材料的结构、形貌及其光电化学性质和产氢活性.所得纳米棒为直径100至200 nm的六方柱.通过优化煅烧温度和时间得到了该实验条件下光电催化性能最优的样品.在0 V vs.Ag/AgCl偏压下,CdO-CdS光电流密度为6.5mA/cm~2,光电催化产氢活性为240μmol·cm~(-2)·h~(-1),几乎是纯CdS的2倍.该体系的光电催化性能超过了许多己报道的相似体系.根据材料结构和光电化学性能表征结果,提出了直接z型光催化机理,该机理可以很好地解释光致载流子的高分离效率和优异的氧化还原性能.     

TiO_2纳米管阵列电极的电荷转移特性研究

采用超声电化学阳极氧化法快速制得TiO_2纳米管阵列,在一定范围内提高阳极氧化电压可以有效增大样品的管内径、壁厚和管长。在空气中经500℃煅烧6 h后,以高压汞灯为光源,20 V氧化电压制得的TiO_2纳米管阵列电极表现出比10 V氧化电压电极更好的光电化学特性,其平均光电流密度可达5.6 mA/cm~2,光电压约为0.9 V/_(SCE)。10 V和20 V氧化电压制得的TiO_2纳米管阵列具有相近的平带电势,而后者具有相对较大的光电流和电荷载流子密度。     

超薄介质插层调制的氧化铟锡/锗肖特基光电探测器

本文通过在氧化铟锡(indium tin oxide, ITO)透明电极和锗(germanium, Ge)之间引入超薄氧化物介质层以调节其接触势垒高度,制备出低暗电流、高响应度的锗肖特基光电探测器.比较研究了采用不同种类介质Al_2O_3和MoO_3,以及不同掺杂浓度的锗和硅衬底上外延锗材料制作的ITO/Ge肖特基二极管特性.发现2 nm厚的Al_2O_3插层可有效提高ITO与n-Ge和i-Ge的接触势垒高度,而MoO_3插层对ITO与不同Ge材料的接触势垒高度影响不明显. ITO/Al_2O_3/i-Ge探测器由于其增大的势垒高度表现出性能最佳,暗电流(–4 V)密度低至5.91 mA/cm~2, 1310 nm波长处光响应度高达4.11 A/W.而基于硅基外延锗(500 nm)材料制作的ITO/Al_2O_3/Ge-epi光电探测器的暗电流(–4 V)密度为226.70 mA/cm~2, 1310 nm处光响应度为0.38 A/W.最后,使用二维位移平台对ITO/Al_2O_3/i-Ge光电探测器进行了单点成像实验,在1310 nm, 1550 nm两个波段得到了清晰可辨的二维成像图.     

PECVD法制备高结晶GaN薄膜及其光电响应性能

采用一种简单、绿色、低成本的等离子增强化学气相沉积(PECVD)法,在950℃下成功制备了高结晶质量的GaN薄膜.为了提高GaN薄膜结晶质量和弄清GaN薄膜光响应机制,研究了GaN缓冲层制备温度对GaN薄膜结晶质量和光电性能的影响.研究表明,随着GaN缓冲层制备温度的增加,GaN薄膜的结晶质量先提高后降低,在缓冲层温度为875℃时,结晶质量最高,此时计算得出的总位错密度为9.74×10~9 cm^-2,载流子迁移率为0.713 cm~2/(V·s).经过退火后,GaN薄膜的总位错密度降低到7.38×10~9 cm^-2,载流子迁移率增大到43.5 cm~2(V·s),此时GaN薄膜光响应度为0.20 A/W,光响应时间为15.4 s,恢复时间为24 s,可应用于紫外光探测器.通过Hall测试和X射线光电子能谱仪分析得出,GaN薄膜内部存在着N空位、Ga空位或O掺杂,它们作为深阱能级束缚和复合光生电子和空穴,使得光响应度与偏压呈抛物线关系;另外,空位和O掺杂形成的深阱能级也是导致GaN薄膜的光电流响应和恢复缓慢的根本原因.     

透射式GaAs光阴极的静电键合粘结

提出了用于GaAs光阴极粘结的静电键合方法.相比于传统的热粘结方法,该方法温度低（350℃）,时间短（5 min）,在空气中进行.所制得的GaAs光阴极在激活台内的峰值灵敏度为68.8 mA/W（峰值波长为830 nm）.以此制作的三代微光管的积分灵敏度为1 311 μA/lm,优于传统的热粘结工艺制作的微光管的灵敏度(～1 200 μA/lm).     

SrTiO3/α-Fe2O3异质结光阳极光电转换性能

作为一类重要的光电极材料,α-Fe2O3在太阳能转化方面有着潜在的应用前景.但是,光生电子空穴对的再复合导致α-Fe2O3的光电量子产率很低.为了抑制光生电子空穴对的再复合,提高α-Fe2O3的光电量子产率,采用Spin-coating方法在透明导电玻璃FTO(SnO2:F)衬底上制备了SrTiO3/α-Fe2O3异质结薄膜光电极,并对该光电极进行了XRD、SEM、紫外-可见透射光谱的表征.在三电极光电化学测试系统中对薄膜的光电流-电压特性、入射光子电流转化效率(Incident photon to current efficiency,IPCE)对波长的依赖性进行了表征.在相同的Xe灯照射条件下,SrTiO3/α-Fe2O3异质结光电极的光电流及IPCE值大于单一的SrTiO3、α-Fe2O3各自的光电流及IPCE值,这与理论预测的结论一致.     

不同Cs、O电流比激活对GaAs光阴极灵敏度和稳定性的影响

鉴于不同的铯氧电流激活GaAs光阴极时会对激活过程和结果产生不同的影响,从而影响GaAs光阴极的灵敏度和稳定性.以固定铯源电流,改变氧源电流的方式获取不同铯、氧电流比,激活同类GaAs光阴极,得到了3组实验数据.对数据进行分析,结果表明:同类光阴极在相同条件下激活时,光电流出现的时间几乎一致,并且首个光电流峰值也非常接近;激活时ICs/IO=1.07是目前获得高灵敏度、高稳定性GaAs光阴极的最佳电流比,而ICs/IO=1.10时光阴极灵敏度低但稳定性好,ICs/IO=1.03时光阴极灵敏度高但稳定性差.双偶极层模型认为Cs、O激活后GaAs表面形成了稳定均匀的GaAs-O-Cs:Cs-O-Cs双偶极层,并达到了负电子亲和势,这一点与实验数据的分析结果相一致.该方法可用于提高GaAs光阴极灵敏度和稳定性.     

Ag纳米线增强硒微米管/聚噻吩自驱动光电探测器性能EI北大核心CSCD

自驱动光电探测器能够满足现代光电器件对节能和轻质的需求,但复杂的工艺和较高的成本限制了其进一步发展。本文采用旋涂法将硒微米管(Se-MT)和聚噻吩(PEDOT)制备成Se-MT/PEDOT异质结,其器件在350~700 nm波长下具有良好的光响应,无偏置电压下的响应度为8 mA/W(500 nm)。为了提高器件的光响应度,利用银纳米线(Ag-NW)修饰异质结制备Se-MT/PEDOT/Ag-NW,增强异质结在紫外-可见光区的光吸收并提高器件的光电性能。与Se-MT/PEDOT器件对比,Se-MT/PEDOT/Ag-NW器件在350~700 nm波长下的光电流数值整体上升,特别是在0 V偏压500 nm光照下,器件的响应度提升至65 mA/W(增强800%),开关比增强400%达到552,上升和下降时间明显下降至15 ms和28 ms。这一结果表明Ag-NW改性有机/无机异质结的方法可以应用于高性能光电探测器的制备。     

光折变晶体钛酸钡锶电荷传输参数的测量

报道用两波耦合技术测量光折变晶体钛酸钡锶(Ba_(1-x)Sr_xTiO-3,BST)的电荷传输参数φμτ在激光波长λ=515nm和光功率密度I—1W/cm~2下测得光折变响应时间为0.5sec.考虑到BST晶体吸收系数的光强相关性,修改了光栅形成率的函数变量,得到BST晶体的暗电导σ_a和电荷传输参数φμτ的拟合值分别为1.0×10~(-11)(Ωcm)~(-1)和2.8×10~(-10)cm~2/V.     

基于PBDT-TT-F∶PCBM体异质结红光探测器的光电特性

采用旋涂工艺与蒸镀工艺结合的方法制备了PBDT-TT-F∶PCBM体异质结红光探测器,研究了活性层的混合比例和厚度、退火温度等因素对器件光电特性的影响。实验结果表明:活性层PBDT-TT-F∶PCBM的混合质量比为1∶1.5、厚度为150 nm、退火温度为100℃、时间为15 min时制备的器件性能最佳,在波长为650nm、功率为6.6 m W/cm~2的光照下,探测器光电流密度可达到0.85 m A/cm~2,光响应度达到128 m A/W。     

基于PdSe2/GaAs异质结的高灵敏近红外光伏型探测器的制备和图像传感的应用

本文制备了一种基于PdSe₂/GaAs异质结的高灵敏近红外光电探测器,该探测器是通过将多层PdSe₂薄膜转移到平面GaAs上制成的. 所制备的PdSe₂/GaAs异质结器件在808 nm光照下表现出明显的光伏特性,这表明近红外光电探测器可以用作自驱动器件. 进一步的器件分析表明,这种杂化异质结在零偏电压和808 nm光照下具有1.16×10⁵的高开关比. 光电探测器的响应度和比探测度分别约为171.34 mA/W和2.36×10¹¹ Jones. 而且,该器件显示出优异的稳定性和可靠的重复性. 在空气中2个月后,近红外光电探测器的光电特性几乎没有下降,这归因于PdSe₂的良好稳定性. 最后,基于PdSe₂/GaAs的异质结器件还可以用作近红外光传感器.     

High sensitive and ultrafast UV photodetector based on ZrO_2 single crystals

The fast-response ultraviolet (UV) photoelectric effect in ZrO2 single crystals with interdigitated electrodes has been investigated experimentally at room temperature. The photovoltage of ZrO2 single crystals exhibits a linear dependence on applied bias and light power density. The photocurrent responsivity to the UV light with a wavelength of 253.65 nm is 9.8 mA/W. For the photovoltaic pulse, a rise time of 501 ps and a full width at half maximum of 1.5 ns have been obtained, when the ZrO2 single crystal ...     

薄膜厚度对射频磁控溅射β-Ga2O3薄膜光电性能的影响

本文在室温下利用射频磁控溅射技术在(001)蓝宝石衬底上制备了不同厚度的β-Ga₂O₃薄膜,随后将其置于氩气气氛中800℃退火1 h.利用XRD,SEM,UV-Vis分光光度计、PL光致发光光谱仪和Keithley 4200-SCS半导体表征系统等考察薄膜厚度对所得氧化镓薄膜相组成、表面形貌、光学性能以及光电探测性能的影响.结果表明,随着薄膜厚度的增加,薄膜结晶质量提高,840 nm薄膜最佳,1050 nm薄膜结晶质量略有降低.不同厚度β-Ga₂O₃薄膜在波长200—300 nm日盲区域内均具有明显的紫外光吸收,禁带宽度随着薄膜厚度的增加而增加.PL谱中各发光峰峰强随着薄膜厚度的增加而减小,表明氧空位及其相关缺陷受到抑制.在β-Ga₂O₃薄膜基础上制备出日盲紫外光电探测器的探测性能(光暗电流比,响应度,探测率,外量子效率)也随薄膜厚度的增加呈先增后减的趋势.厚度约为840 nm的β-Ga₂O₃紫外光电探测器,在5...     

空气中尘土的浓度测量及其应用

当一定频率的光照到特定的金属表面时，金属会产生光电子并产生光电流，其光电流的大小与光强成正比，而光强与发射光的光强和光在传播过程中的煤质有关。当射光强一定时，其光电流大小与媒质有关。当光线穿过一定浓度尘土的空气时，其光电流大小与媒质浓度成反比，根据这一原理，我们可以通过测量光电流的大小来测量尘土的浓度。     

利用微球层提高有机发光二极管出光效率

采用自组装的方法(提拉法)在普通玻璃盖玻片衬底上制备了聚苯乙烯微球层,对其进行简单的热处理可获得类似微透镜的结构。利用折射率匹配液将其耦合在常规OLEDs的出光面,研究了其对器件光学特性的影响。初步的研究结果表明:热处理后的直径为3μmPS微球层可将限制在玻璃衬底中的部分光耦合到前向外部空间,并将OLEDs器件正方向的发光亮度(效率)提高大约9%。     

基于阳极氧化铝纳米光栅的薄膜硅太阳能电池双重陷光结构设计与仿真

本文提出了表面和底部均带有阳极氧化铝(AAO)纳米光栅的薄膜硅太阳能电池双重陷光结构,利用FDTD软件仿真研究了AAO纳米光栅的周期、厚度和占空比对薄膜硅太阳能电池短路电流密度的影响,并对AAO结构参数进行了优化.仿真结果表明,表面AAO最佳结构参数是周期440 nm,厚度75 nm,占空比0.5,底部AAO最佳结构参数是周期380 nm,厚度90 nm,占空比为0.75.双重AAO组合陷光结构可有效增加薄膜硅太阳能电池在280—1100 nm范围内的光吸收,吸收相对增强可以达到74.44%.     

基于分布式布拉格反射器结构的空间三结砷化镓太阳能电池抗辐照研究

根据电子辐照条件下的常规三结砷化镓太阳能电池光谱响应以及电池电流的损伤特征, 确定电池衰减的物理机理: 中电池在电子辐照后形成的辐照损伤缺陷, 使得基区少子扩散长度被大幅缩短, 影响了光生载流子的收集. 针对中电池衰减的物理机理, 设计不同的基区厚度, 验证辐照后扩散长度缩短至1.5 μm左右. 为提升中电池抗辐照性能, 消除辐照后扩散长度缩减带来的影响, 对中电池外延结构进行设计, 将中电池基区减薄至1.5 μm, 并在其下方嵌入分布式布拉格反射器, 对特定波段光反射进行二次吸收, 弥补中电池减薄的影响. 通过TFCalc光学模系设计软件模拟出的中心波长为850 nm, 15对Al_0.9Ga_0.1As/Al_0.1Ga_0.9As的分布式布拉格反射器, 实际测试最高反射率大于97%, 高反带宽94 nm, 能够满足设计要求. 此基础上进行了新结构电池的外延生长与辐照测试对比. 实验结果表明: 新结构太阳能电池辐照后短路电流衰减比原结构降低了50%, 效率的剩余因子提升2.3%.     

Oxide-apertured VCSEL with short period superlattice

Novel distributed Bragg reflectors (DBRs) with 4.5 pairs of GaAs/AlAs short period superlattice (SPS)used in oxide-apertured vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) were designed. The structure of a 22-period Al0.9Ga0.1As (69.5 nm)/4.5-pair [GaAs (10 nm)-AlAs (1.9 nm)] DBR was grown on an n+ GaAs substrate (100) 2° off toward (111)A by molecular beam epitaxy. The emitting wavelength was 850 nm with low threshold current of about 2 mA, corresponding to the threshold current density of 2 kA/cm2. The maximum output power was more than 1 mW. The VCSEL device temperature was increased by heating ambient temperature from 20 to 100 ℃ and the threshold current increased slowly with the increase of temperature.     

基于金属掺杂ITO透明导电层的紫外LED制备

为降低ITO薄膜对紫外波段的光吸收,制备低电压高功率的紫外LED,研究了一种基于金属掺杂ITO透明导电层的365 nm紫外LED的制备工艺。利用1 cm厚的石英片生长了不同厚度ITO薄膜以及在ITO上掺杂不同金属的新型薄膜,并研究了在不同的退火条件下这种薄膜的电阻和透过率,分析了掺杂金属ITO薄膜的带隙变化。将这种掺杂的ITO薄膜生长在365 nm外延片上并完成电极生长,制备成14 mil×28 mil的正装LED芯片。利用电致发光（EL）设备对LED光电性能进行测试并对比。实验结果表明:掺Al金属的ITO薄膜能够相对ITO薄膜的带隙提高0.15 eV。在600℃退火后,方块电阻降低6.2 Ω/□,透过率在356 nm处达到90.8%。在120 mA注入电流下,365 nm LED的电压降低0.3 V,功率提高14.7%。ITO薄膜掺金属能够影响薄膜带隙,改变紫光LED光电性能。