利用扫描开尔文探针显微镜观察薄膜光电器件能级排布

薄膜光电器件的能级结构直接决定了载流子的产生、分离、传输、复合和收集等微观动力学过程,从而决定了器件性能。因此准确获取器件能级结构,是深入理解器件工作机制、推动器件技术革新的重要科学依据。此专论系统地介绍了本课题组利用扫描开尔文探针显微镜(SKPM)表征薄膜光电器件如有机太阳能电池、有机-无机钙钛矿光探测器等器件中界面能级结构的工作。垂直型薄膜器件中的活性材料层被顶电极与底电极封闭,通常难以直接在器件工况下测量其中的界面能级排布,我们发展了横截面SKPM技术来解决这一难题。研究表明,界面层是调控器件能级结构、决定器件极性、提高器件性能的重要手段。本文介绍的表征技术有望在各种薄膜光电器件,诸如光伏器件、光探测器、发光二极管,尤其是各种叠层构型器件的研究中展现出广阔的应用前景。     

氧化铝/氮化硅双层膜晶硅钝化的开尔文探针力显微镜研究

对晶体硅(c-Si)太阳能电池而言, 氧化铝(AlOx)是一种广泛使用的钝化材料, 因为它具有优异的沉积保形性和良好的钝化质量. 为了确保AlOx发挥其良好的钝化效果, 在沉积后退火并氢化处理是必不可少的. 通过在AlOx薄膜上沉积氢化氮化硅(SiNx:H)来实现氢化, 利用开尔文探针力显微镜研究了在不同热处理和氢化作用下, AlOx/SiNx:H双层薄膜功函数的变化, 并基于沉积薄膜所含氢与固定电荷展开了讨论. 发现钝化质量和功函数之间有相关性, 影响因素包括薄膜厚度、氢化与热处理顺序.     

热力学第二定律的非对称性

热力学第二定律揭示了自然界中存在着的非对称性。     

A Weakly Nonlinear Model for Kelvin-Helmholtz Instability in Incompressible Fluids

A weakly nonlinear model is proposed for the Kelvin-Helmholtz instability in two-dimensional incompressible fluids by expanding the perturbation velocity potential to third order. The third-order harmonic generation effects of single-mode perturbation are analyzed, as well as the nonlinear correction to the exponential growth of the fundamental modulation. The weakly nonlinear results are supported by numerical simulations. Density and resonance effects exist in the development of mode coupling.     

开尔文滴水起电机在潮湿环境下的实验研究

探讨了开尔文滴水起电机要求环境凉爽、干燥的原因,并对传统的开尔文滴水起电机进行了改进,通过改善传统滴水起电机的表面绝缘性,增大水溶液的离子浓度以及预加初始电荷等方法使其能在潮湿的环境下快速获得较大的高压静电,起电效果明显.     

基于吉布斯弯曲界面相平衡判据的开尔文方程推导

对两种界面热力学处理方法(古根海姆法与吉布斯法)进行了介绍。采用吉布斯界面热力学方法建立了存在界面相时两相平衡的热力学判据,并以此为基础提出了一种新的开尔文方程推导方法。     

Multimode Coupling Theory for Kelvin-Helmholtz Instability in Incompressible Fluid

A weakly nonlinear model is proposed for multimode Kelvin-Helmholtz instability. The second-order mode coupling formula for Kelvin-Helmholtz instability in two-dimensional incompressible fluid is presented by expanding the perturbation velocity potential to second order. It is found that there is an important resonance in the course of the sum frequency mode coupling but the difference frequency mode coupling does not have. This resonance makes the sum frequency mode coupling process relatively complex. The sum frequency mode coupling is strongly dependent on time especially when the density of the two fluids is adjacent and the difference frequency mode coupling is not.     

基于开尔文滴水起电器的废水处理系统

基于开尔文滴水起电原理提出了一种利用高压静电场对废水进行氧化的废水处理系统.为了提高对废水的氧化杀菌效率,研究了影响起电效果的因素,并根据实验数据优化了废水处理系统的结构.经过验证实验表明,提出的高压静电场废水处理系统,能有效将亚甲基蓝溶液氧化,体现了氧化杀菌的能力,且无需输入外界能源,具有环保、无二次污染的优势.     

开尔文公式的推导方法新思路

应用解决热力学问题的重要方法--状态函数法,依据宏观实际过程设计途径,从相平衡条件及热力学基本关系式入手,推导出开尔文公式。有助于通过感性认识更好地理解开尔文公式及亚稳状态的本质。