两类异质结构中光生电荷分离效率与光电性质

首先制备Cu4Bi4S9纳米带与石墨烯不同比例复合体系(CBS-graphene),其中石墨烯质量分数分别为:0.4%,0.8%,1.2%,1.6%,2.0%和2.4%.以α-Fe_2O_3为电子受主,CBS和CBS-graphene为电子施主,制备成α-Fe_2O_3/CBS、α-Fe_2O_3/CBS-graphene两类异质结构及体相异质结太阳能电池.XRD检测结果表明,异质结两组分都达到了良好的结晶状态;而且,两类复合体系都呈现出了复合结构的光吸收特性,但光吸收性质无明显差异.对于CBS-graphene,随着石墨烯含量逐步增加其光伏性质逐渐增强,当石墨烯质量分数为1.6%时达到最佳光伏响应强度,此后其光伏性质逐渐减弱.稳态和电场诱导表面光电压谱表明两类异质结都具有优越的光伏性质,但α-Fe_2O_3/CBS-graphene呈现出明显优于α-Fe_2O_3/CBS的光伏响应.基于石墨烯质量分数为1.6%,α-Fe_2O_3/CBS和α-Fe_2O_3/CBS-graphene两类体相异质结太阳能电池最高光电转换效率分别为3.1%和6.8%.从异质结厚度、能级匹配、石墨烯导电网络以及优越的电子传输特性几个方面,详细讨论了光生电荷分离的影响因素及光生电荷传输动力学.     

基于Zn_2SnO_4纳米线固态染料敏化太阳能电池光生电荷分离与光电性质研究

采用水热法在不锈钢滤网上制备出Zn2SnO4纳米线.首次通过制备Zn2SnO4纳米线/CBS异质结构来提高复合体系的光生电荷分离效率;逐步改变CBS厚度系统研究了Zn2SnO4纳米线/CBS染料敏化太阳能电池的光电转换效率.结果表明Cu4Bi4S9为1.0μm时,Zn2SnO4纳米线/Cu4Bi4S9异质结具有最强稳态和电场诱导表面光伏效应,对应染料敏化电池最高光电转换效率为4.12%.从光吸收、薄膜厚度、内建电场和能级匹配等几个方面,讨论了异质结和固态染料敏化电池中光生电荷分离的影响因素以及光生电荷传输机制.     

ZnO不同微结构/ZnFe_2O_4复合薄膜光生电荷热动力学与光电性质研究

采用不同方法分别制备出ZnO纳米颗粒、纳米线、纳米棒、纳米管4种微结构,以ZnFe2O4为无机染料敏化剂在ITO透明导电玻璃上制备成ZnO不同微结构/ZnFe2O4异质结.XRD检测结果表明,所有复合结构中两种组分都达到了良好的结晶状态;而且,各复合薄膜体系都呈现出了异质结复合结构的光吸收特性,但光吸收性质差异不明显.稳态表面光电压谱测试结果表明,各异质结构都呈现出优于单一组分的光伏响应特性;而且,4种异质结构光伏性质呈现出:ZnO纳米管/ZnFe2O4ZnO纳米棒/ZnFe2O4ZnO纳米线/ZnFe2O4ZnO纳米颗粒/ZnFe2O4的特点.在较弱正外电场诱导下,复合薄膜仍然保持稳态下的光伏响应特性;随着外电场逐步提高,ZnO纳米颗粒/ZnFe2O4光伏性质增加非常明显,在+2V电压诱导下,ZnO纳米颗粒/ZnFe2O4已接近ZnO纳米管/ZnFe2O4的光伏响应强度,并明显高于另外两种异质结构的光伏性质.从光阳极微结构、自由电荷扩散长度、空间电荷区厚度、载流子参数、内建电场和能级匹配几个方面,详细讨论了ZnO/ZnFe2O4异质结中光生电荷分离的影响因素以及光生电荷传输机制.     

α-Fe_2O_3/ZnFe_2O_4复合薄膜光生电荷分离与光电性质研究

采用溶胶-凝胶法分别制备出α-Fe_2O_3和Zn Fe2O_4两种胶体,在ITO透明导电玻璃上制备成不同厚度配比的α-Fe_2O_3/ZnFe_2O_4异质结.XRD检测结果表明,复合薄膜两种组分都达到了良好的结晶状态;而且,各复合薄膜体系都呈现出了异质结复合结构的光吸收特性,但光吸收性质差异不明显.稳态表面光电压谱测试结果表明,两组分的厚度分别在1.3μm(α-Fe_2O_3)和1.8μm(ZnFe_2O_4)时达到最佳光伏响应强度.在正的外电场诱导下,组分厚度分别为1.3μm(α-Fe_2O_3)和1.8μm(Zn Fe_2O_4)的复合薄膜具有更为优越的光伏响应特性.     

SiGeC/Si异质结光电探测器

ＴｈｅｂａｎｄｇａｐｏｆＳｉ-ｂａｓｅＳｉ1-ｘＧｅｘａｌｌｏｙｃａｎｃｈａｎｇｅａｌｏｎｇｗｉｔｈｃｏｎｔｅｎｔｘａｎｄｓｔｒａｉｎ ,ｔｈｅｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｏｆｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｉｓｍａｔｅｒｉａｌｓｃａｎｂｅｍｏｄｕｌａｔｅｄａｃｃｏｒｄ ｉｎｇｌｙｆｒｏｍ 0 .8μｍｔｏ 1 .6 μｍ .Ｓｉ-ｂａｓｅＳｉＧｅｉｎｆｒａｒｅｄｄｅｔｅｃｔｏｒｓａｒｅｃｏｍｐａｔｉｂｌｅｗｉｔｈｔｈｅＳｉｖｅｒｙｌａｒｇｅ -ｓｃａｌｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ (ＶＬＳ…     

二氧化钛/硅异质结光电导传感器的阻抗特性研究

采用喷雾热解法在单晶硅(Si)上制备二氧化钛(TiO₂)薄膜,以金属铟作为背电极构成TiO₂/Si异质结光电导传感器.采用X-射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱对样品的晶体微结构及表面形貌进行表征,通过紫外可见光谱研究TiO₂薄膜的光学吸收性能,在不同光照强度(5、10、15、20 mW·cm^-2)下通过高精度数字电桥TH2828测试异质结的交流阻抗,并给出了等效电路并解释其光电导机制.     

异质结光晶体管(HPT)的设计

随着数字技术的发展,光探测、光存储、光信息的检测和处理都要求有较高性能的探测器。异质结光晶体管(HPT)作为一种光电探测器件,拥有较多优点。在对比当前应用的各种光敏二极管和传统的光晶体管的基础上,提出了异质结光晶体管的设计思路及具体实现方法。     

ZnO/Cu2O异质结的制备及其光电性能研究

通过两步法制备了由ZnO纳米棒阵列和Cu2O薄膜组成的异质结。首先利用低温湿化学法在掺氟的SnO2导电玻璃(比较FTO)上生长ZnO纳米棒阵列,然后在ZnO纳米棒阵列上通过水热法继续生长Cu2O薄膜,形成ZnO/Cu2O异质结。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪的表征结果得知,ZnO纳米棒阵列具有很好的c轴取向性,其长度为1μm;而Cu2O薄膜的厚度为1.5μm,其(111)面优先沿ZnO的(002)面外延生长。与ZnO纳米棒阵列相比,ZnO/Cu2O异质结在可见光范围内吸收强度明显增强。在模拟太阳光照射下(AM 1.5,100mW/cm2),由ZnO/Cu2O异质结构成的太阳能电池器件的开路电压为0.36V,短路电流密度为7.8mA/cm2,对应的填充因子为31%,光电转换效率为0.86%。     

不同衬底材料的ZnO／Si异质结I-V及光电特性

采用脉冲激光沉积(PLD)技术和微电子平面工艺,用不同表面掺杂的Si作为衬底制备了ZnO/Si异质结,并且以p-Si(p-)为衬底制备了ZnO(含Mn0.2%)/Si异质结、包含SiC缓冲层的ZnO/SiC/Si和ZnO(含Mn0.2%)/SiC/Si结构,测试了样品的XRD曲线、I-V特性曲线和P-E(光电响应)特性曲线.结果发现ZnO/n-Si结有很低的反向暗电流,SiC缓冲层能提高反向击穿电压,ZnO/p-Si(p )异质结能有较强的光电响应,ZnO/n-Si(n-)更适合作为大波段区间的光探测器.还发现波长470,480,490nm处类似于声子伴线的光谱结构.     

外延Pb-Zr-Ti-O/Y-Ba-Cu-O异质结的制备研究

应用磁控溅射法在SrTiO3(STO)单晶基片上原位制备了Pb(Zr,Ti)O3/YBaCu3O7(PZT/YB-CO)异质结,X射线衍射、透射电镜和选区电子衍射结果表明PZT/YBCO为外延生长,磁化率的测量结果表明YBCO的超导转变温度接近90 K,外延铁电体/超导体异质结的制备为进一步研究铁电性、超导性以及铁电体/超导体复合器件奠定了基础.     

Investigation of Organic Solar Cells Based on Donor-Accepter Heterojunction

The single-layer structure and heterojunction structure organic solar cells based on copper phthalocyanine(CuPc),3,4,9,10-Perylenetetracarboxylic dianhydride(PTCDA)and fullerene C60 were fabricated to study their photovoltaic(PV)properties.The PV performance of heterojunction structure solar cells was improved compared with the single layer structure cell.This is due to the introduction of donor-acceptor heterojunction that both expands the absorption range and offers efficient exciton dissociation site.In heterojunction structure solar cells,the PV performance of device with C60 as acceptor has highly improved because C60 has longer diffusion length of excitons.     

CdS／CdTe异质结太阳电池极限效率的计算

讨论了Cds／CdTe异质结的电流电压特性，研究了Cds／CdTe太阳电池在AMl．5太阳光谱辐射下的转换效率，给出了不计所有损失的理想极限情况下，其电池转换效率可达27％。同时讨论了考虑部分材料参数影响的条件下，实际CdS／CdTe太阳电池的转换效率，在所选定的参数下为23％，从近期实际制备的CdS／CdTe太阳电池的进展，以及较为合理的理论推论和分析来看，此效率将有可能达到。     

SnO2薄膜与n-SnO2/p-Si异质结光电特性的研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,建立SnO2超晶胞模型并进行几何结构优化,对其能带结构进行了模拟计算．结果显示,导带底和价带顶位于G点处,表明SnO2是一种直接带隙半导体．同时,采用脉冲激光沉积法分别在蓝宝石衬底和Si衬底上制备出SnO2薄膜及n-SnO2/p-Si异质结．扫描电镜结果表明,SnO2薄膜晶粒均匀．霍尔测试结果表明,SnO2薄膜载流子浓度高达1.39X1020cm-3．吸收谱测试表明,SnO2薄膜光学带隙为3.37eV．n-SnO2/p-Si异质结的I-V曲线显示出其良好的整流特性．     

Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响

【目的】研究p-Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响,为制备高效太阳电池提供理论基础。【方法】将器件的n-InGaN掺杂浓度固定为10~(16 )cm~(-3),在改变p-Si衬底掺杂浓度N_A的情况下,采用一维光电子和微电子器件结构分析模拟软件(AMPS-1D)对InGaN/Si异质单结太阳电池器件的各项性能参数进行模拟。【结果】随着掺杂浓度N_A的升高,电池的电流密度J_(SC)和填充因子FF随之升高,当到达一定高的掺杂浓度范围时(N_A5.00×10~(17)cm~(-3)),J_(SC)基本保持不变,约为28.12mA/cm~2,FF保持在0.85左右且变化不大。开路电压V_(OC)和光电转换效率E_(ff)与掺杂浓度的大小呈正相关关系,随着N_A的增大,V_(OC)、E_(ff)缓慢增大。【结论】高掺杂浓度下的太阳电池具有较好的光电转换效率。低掺杂浓度的太阳电池光电转换效率较低,这是因为其对应的尖峰势垒高度和宽度均较大,影响了光生载流子的输运。     

基于芴-苯并噻二唑的小分子光伏材料合成与性能

成功设计并合成了以三键为桥键,苯并噻二唑为受体(A)单元,二己基芴为给体(D)单元的D-π-A-π-D型小分子光伏材料FLEBT,利用核磁、高分辨质谱对该化合物进行了结构表征.FLEBT的光学性能和电化学性能分别通过紫外-可见光谱及循环伏安法进行测定.结果显示,FLEBT在有机溶剂中具有较好的溶解性和成膜性,具有较强的分子内电荷迁移(ICT)特征、较宽的紫外-可见吸收范围,并具有与受体材料PC61BM相匹配的电子能级.因此利用FLEBT为给体材料,PC61BM为受体材料,通过溶液过程加工法制作了体异质结(BHJ)太阳能电池,初步探索了材料的光伏性能.在模拟太阳光AM 1.5G(100mW·cm-2)下,器件开路电压(Voc)为0.72V,短路电流(Jsc)为0.93mA·cm-2,光电转换效率(PCE)为0.18%.研究结果表明,这类小分子是一种潜在的有机小分子光伏材料.     

CdS薄膜/p-Si异质结的制备及其光伏性能研究

采用喷雾热解法在p型单晶硅(Si)上制备了硫化镉(CdS)薄膜,分支结构的金属Au作为正电极、金属铟作为背电极构成CdS薄膜/Si异质结光电器件.采用X-射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对样品的晶体微结构及表面形貌进行表征,并通过紫外可见光谱研究CdS薄膜的光学吸收性能.最后,通过数字源表Keithley24...     

MoS2@ZnO异质结纳米材料的制备及光催化性能

本论文通过超声法制备了形貌均一的MoS2@ZnO异质结光催化材料. 采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光致发光光谱（PL）、光电流密度测试等方法对样品的形貌和结构进行表征. 扫描电镜结果表明,MoS2@ZnO异质结复合材料是由直径约50～100 nm的ZnO纳米球包裹MoS2纳米片组成的. 光致发光光谱（PL）、光电流密度测试结果表明,MoS2(1.0%)@ZnO异质结能更有效地分离光生电子和空穴对,使得它们的复合机率降低,提高其光催化效率. 以初始质量浓度为15 mg/L的亚甲基蓝(MB)为模拟废水,研究纯ZnO纳米球和MoS2纳米片质量分数为0.5%、1.0%和2.0%的MoS2@ZnO异质结复合材料在250 W Xe灯下的光催化活性,研究结果表明 MoS2(1.0%)@ZnO 异质结材料对亚甲基蓝的光催化降解效率相比纯ZnO纳米球提高了15.2%. 并且经3次循环实验后,MoS2(1.0%)@ZnO异质结材料的光催化性基本不受影响,说明了MoS2(1.0%)@ZnO 异质结光催化材料的稳定性.