前界面缺陷对钙钛矿太阳电池性能的影响模拟

通过对光伏器件的模拟分析可以进一步提高对器件的认识深度,在实际工艺中利于优化器件制备条件,为高效钙钛矿太阳电池提供新思路.借助SCAPS模拟软件研究钙钛矿电池中钙钛矿吸收层、CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x/TiO_2界面、TCO/TiO_2界面中缺陷态密度对电池性能的影响,模拟表明CH_3NH_3P I_(3-x)Cl_x中缺陷态密度和缺陷能级位置对器件效率的影响非常大,当缺陷态密度小于10~(16)cm~(-3)时,器件光电转换效率都能保持较高数值,达到16%以上.CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x/TiO_2界面层中CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x缺陷态密度对器件的FF影响较大,当缺陷态密度小于10~(17)cm~(-3)时器件填充因子都能保持较高的数值,达到78%以上.TiO_2缺陷态密度降低和掺杂浓度提高对器件填充因子和开路电压都有利.TCO/TiO_2界面层中适当增大窗口层掺杂浓度和带隙可以有效改善器件的光伏性能.     

全激基复合物发光实现结构简单、光谱稳定白色有机电致发光器件

利用电子传输型受体分子PO-T2T分别与空穴传输型给体分子mCP、TAPC实现蓝光混合型激基复合物及红光界面型激基复合物的构建,并通过调节给体TAPC薄层位置制备了无需发光染料、结构简单、光谱稳定的高效白色有机电致发光器件.器件的发光亮度超过14 000 cd/m~2,最大电流效率、外量子效率分别为17.7 cd/A、6.3%.当电压由5 V增加到10 V时,器件的电致发光光谱稳定,CIE仅从(0.368,0.458)变为(0.368,0.449).这些结果表明,应用全激基复合物发光、无发光染料的结构,对实现发射光谱稳定、简化器件结构和提高WOLEDs效率都具有显著作用.     

基于红色TADF的低效率滚降暖白色有机电致发光器件

采用红色TADF染料4CzTPN-Ph与蓝色磷光染料Firpic作为发光染料,同时掺入高三线态双极性主体26DCzPPy中,制备了低效率滚降、结构简单的暖白色有机电致发光器件.器件最大电流效率为12. 5 cd/A,最大发光亮度为10 000 cd/m2,最大外量子效率为5. 6%.当发光亮度达到1 000 cd/m2时,器件的外量子效率滚降约10%.当发光亮度增至5 000 cd/m2时,外量子效率滚降仅约17%.低效率滚降主要源于发光层中量子阱结构的设计,将电子有效限制在发光层中,使激子复合区域进一步扩宽,降低了发光层中的激子浓度.     

基于非富勒烯受体IEICO-4F的倍增型有机光电探测器

以非富勒烯材料O-IDTBR和IEICO-4F为电子受体,采用溶液法制备结构为ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶O-IDTBR/Al和ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶IEICO-4F/Al的2种倍增型有机光电探测器. IEICO-4F器件在波长400 nm和790 nm处的最高外量子效率(EQE)分别达7 220% 和1 610%. 在-15 V偏压下,IEICO-4F器件EQE大于100%的光谱响应范围(300~840 nm)比O-IDTBR器件(320~740 nm)宽120 nm. 与-15 V偏压下的O-IDTBR器件相比,IEICO-4F器件在波长400、510、600、790 nm处的EQE(2 630%、1 220%、1 900%、409%)分别提升1.7、1.2、0.5、24.5倍以上. 此外,IEICO-4F器件在400、510、600、790 nm处的探测灵敏度(4.8×1012、2.8×1012、5.2×1012、1.5×1012 cm·Hz1/2·W-1)分别是O-IDTBR器件的3.2、2.5、1.8、30.6倍. 结果表明:采用吸收与P3HT更互补(带隙更窄)的非富勒烯材料IEICO-4F为电子受体,有利于提升倍增型有机光电探测器的性能(特别是器件对近红外光的响应与探测能力),并拓宽器件的光谱响应范围.     

2.45 GHz紧凑型微带整流天线阵列

为了提升整流天线的微波功率容量与直流输出功率,本文提出了一款基于肖特基二极管的紧凑型微带整流天线阵列,工作频率为2.45 GHz,采用HSMS-2700肖特基二极管作为整流器件,并采用倍压电路提升功率容量与直流输出功率。在输入微波功率2 W时,单支整流电路的最大输出直流功率为0.93 W。将整流电路集成到贴片天线后,形成整流天线阵列。结果表明,天线阵列最大可输出14.03 W的直流功率,尺寸为217 mm×275 mm×2 mm。整流天线阵列结构紧凑,输出直流达到了117.6 mW/cm~3。     

紫外LED研究进展

 氮化物紫外LED的发光波长覆盖210~400 nm的紫外波段,可广泛应用于工业、环境、医疗和生化探测等领域。近年来紫外LED的技术水平发展迅速,器件性能不断提升。由于高Al组分AlGaN材料的固有特性,目前深紫外LED的外量子效率和功率效率仍有大量提升空间。综述了近年来AlGaN基紫外LED的研究进展,阐述了限制其性能的AlGaN外延质量、高Al组分AlGaN材料的掺杂效率、紫外LED量子结构、紫外LED光提取效率及可靠性等核心难题以及取得的重要研究进展。预计到2025年,深紫外LED的量产单芯片光输出功率可突破瓦级,功率效率有望提升至20%以上,寿命达到万小时级别。     

一种量子阱结构发光器件的模拟与分析

基于Slivaco公司的TCAD软件构建一种新型量子点发光器件,以GaN基底作为电流传输层,在InGaN量子阱中植入InN量子点,并对该器件的电致发光特性进行了仿真.得到了该器件的伏安特性曲线、电致发光光谱曲线,以及量子点尺寸对其发光光谱的影响.仿真结果表明,在外加电压超过3.2V时,发光层的电子和空穴会产生强烈的复合发光;从0.1~2nm改变量子点的尺寸,发射峰从461nm移至481nm,红移了20nm,从2~10nm改变量子点尺寸,光谱基本没有变化.     

利用发光磁效应分析高温环境对OLED中激子演化的影响

本文制备了基于红荧烯(Rubrene)材料的有机发光二极管(OLED),并利用磁电致发光效应(MEL)分析了高温环境对器件中激子演化的影响.器件的MEL在高、低外加磁场范围内的线型特征表明,室温下激子的演化以单重态激子分裂(STT)过程为主,而在420 K环境温度下,器件的STT过程减弱,但出现了系间窜越(ISC)这一激子演化过程.结合器件的表面形貌、发光-电流特性、电流效率和光谱,我们认为高温环境导致Rubrene薄膜中产生了大量的结构缺陷,限制了器件内部极化子对和激子的扩散,提高了单重态和三重态极化子对间的转换效率,从而导致高温环境下出现不利于内量子效率的ISC过程.但缺陷对激子的俘获作用会抑制单重态激子向三重态激子的转换,导致STT过程在高温环境下减弱,从而提升器件的内量子效率.本研究不仅有利于理解高温环境对Rubrene型OLED器件中激子演化过程的影响,还提供了一种利用有机发光磁效应无损探测器件发光层结构改变的技术方案.     

基于硫化钼量子点的心肌肌钙蛋白Ⅰ无标记型电化学发光免疫传感检测

基于硫化钼量子点(MoS_2 QDs)/过二硫酸钾(K_2S_2O_8)电化学发光(ECL)体系,构建了灵敏检测心肌肌钙蛋白Ⅰ(cTnⅠ)无标记型免疫传感器新方法.将发光材料MoS_2 QDs与还原氧化石墨烯(rGO)复合形成MoS_2 QDs-rGO纳米复合物,然后组装构建传感器.在优化条件下,对cTnI检测的线性范围为1.0×10~(-9)～1.0×10~(-4) g/L(R=0.998),检出限为4.9×10~(-10) g/L(R_(SN)=3).将提出的方法应用于实际人血清样品中cTnⅠ含量的测定,RSD在1.0%～2.6%范围,加标回收率在98.0%～110.0%之间.讨论了反应机理.     

利用CuI掺杂NPB结构增强有机磷光电致发光器件的空穴注入

增强空穴注入能力是提高有机电致发光器件(OLEDs)光电性能的一个重要因素.采用碱金属化合物Cu I掺杂NPB结构作为器件的空穴注入层,制备了空穴注入能力增强的有机磷光器件.当发光亮度为1 000 cd/m2时,器件的驱动电压为6. 44 V,相比于参考器件降低了约2. 11 V;器件的最大功率效率为7. 7 lm/W,相比于参考器件提高了约71%;器件的最大亮度达到41 570 cd/m2.上述实验结果表明,优化的Cu I:NPB结构有效促进了器件的空穴注入和传输能力,从而降低了驱动电压,提高了发光亮度,改善了功率效率.     

GaAs中Te施主杂质的EER谱

本文用EER谱技术,在室温下对掺Te砷化镓(n=1×10~(18)cm~(-3))样品进行了测量,对杂质的ER谱结构E_1进行了分析,提出了电调制浅杂质态的物理模型,用F-K效应定性解释了杂质的ER谱.通过与未掺杂GaAs(n=7.7×10~(14)cm~(-3))的ER谱相比较,定出了E_1结构的线型及位置.     

量子点层厚度对量子点发光二极管发光特性的影响

采用湿法旋涂技术制备量子点发光二极管器件(QD-LEDs)。PEDOT作为空穴注入层,TFB作为空穴传输层,量子点作为发光层,采用无机二氧化钛(TiO2)作为电子传输层,在相同的工艺条件下调节量子点层旋涂转速(800~1 100r/min),制备不同厚度的量子点发光二极管发光器件(QD-LEDs)。实验结果表明,当量子点层的旋涂转速为900r/min时,此时的量子点层厚度为30nm,所制备的量子点发光二极管器件(QD-LEDs)的发光性能最好,开启电压最低,只有5.5V。     

超薄层与激基复合物发光相结合的高效混合结构暖白光有机电致发光器件

采用超薄层与激基复合物发光相结合的方法,制备了磷光与荧光混合的高效率暖白光OLEDs.器件的最大电流效率和最大外量子效率分别为25.4 cd/A和8.6%.当发光亮度从120 cd/m~2升高至12 010 cd/~2,其发光颜色的色坐标从(0.481,0.486)变化为(0.450,0.485),色温从2 941 K变化为3 357 K,均为暖白光发射,该实验方法为实现高性能的WOLEDs提供了一种有效途径.     

基于CH_3NH_3PbI_3钙钛矿量子点的荧光集光太阳能光伏器件

荧光集光太阳能光伏器件作为分布式能源发电装置,具有集成到建筑物的潜力,并且可以在没有冷却和追踪系统的情况下实现高聚光比,从而降低光伏发电成本.胶体量子点被认为是一种优异的荧光集光太阳能光伏器件荧光材料,但自吸收问题仍然阻碍了量子点荧光集光太阳能光伏器件效率的提高.通过简单易操作的配体辅助再沉淀技术合成了CH_3NH_3PbI_3钙钛矿量子点,并由注射法制得尺寸为78 mm×78 mm×7 mm的荧光集光太阳能光伏器件.通过优化材料合成,减少了量子点材料吸收和发射光谱之间的交叠,进而抑制了光波导传输过程的自吸收损失.器件光伏性能测试结果表明,所制作的CH_3NH_3PbI_3钙钛矿量子点荧光集光太阳能光伏器件光学效率为24.5%,光电转换效率达到3.4%,在光伏建筑一体化中具有潜在的应用前景.     

苯并噻唑取代咔唑衍生物的电致发光性能

设计并合成了两个苯并噻唑取代咔唑衍生物:3-苯并噻唑基-N-苯基咔唑(BPCz)和3-苯并噻唑基-N-萘基咔唑(BNCz).BPCz和BNCz固体薄膜光致发光光谱峰值分别位于418,426 nm.循环伏安法中测得二者的LUMO轨道能级分别为3.64,3.59 eV.以BPCz和BNCz为发光层制作了结构为ITO/NPB/BPCz or BNCz/TP-BI/Alq3/LiF/Al的器件,BPCz和BNCz器件的发光峰值分别为429,435 nm,14 V直流电压驱动时,BPCz和BNCz器件的发光亮度分别为918,1495 cd.m-2.当电流密度为20 mA.cm-2时,BPCz和BNCz器件的量子效率分别为0.73%,1.35%,电流效率分别为0.95,1.56 cd.A-1,流明效率分别为0.32,0.55 lm.W-1.     

铌酸钾钠无铅压电纳米棒阵列的自供电 紫外敏感特性研究

采用水热合成技术生长铌酸钾钠(KNN)纳米棒阵列,研究KNN纳米棒阵列的压电响应、光吸收特性和紫外光辐照下的压电发电性能.结果表明,在190℃的水热反应下,可在[100]取向的钛酸锶单晶衬底上生长出沿正交相[110]取向的KNN纳米棒阵列.单根KNN纳米棒的径向压电常数约为56 pm/V.此外,KNN纳米棒阵列对360 nm以下的紫外光具有较强吸收,且吸收峰位于245 nm处.将纳米棒阵列进行封装,可构成垂直结构的压电发电器件.在作用力为8 N、频率为3 Hz的垂直敲击作用下,纳米棒阵列在黑暗环境中可产生峰峰值为8.11 V的交流脉冲电压,且输出电压峰峰值会随器件所受紫外辐照的波长和功率的变化而发生改变,呈显著自供电的紫外光敏特性.其中,当光功率为0.25 mW/cm~2、紫外光波长从310 nm降低至265 nm时,器件输出电压峰峰值由7.87 V降低至7.64 V.当紫外光波长为310 nm,光功率提高至3.25 mW/cm~2时,器件峰峰值降低至7.54 V.KNN纳米棒阵列这种自供电紫外敏感特性,可归因于紫外光照射下KNN纳米棒中光生载流子在压电势作用下的重新分布对压电势的屏蔽效应所致.     

基于 In$_{{\bf 1}-x}$Ga$_{x}$P 梯度合金核无镉量子点的制备及 LED 应用

低毒性磷化铟量子点(indium phosphide quantum dot, InP QD)作为最有可能取代有毒重金属镉基量子点的材料, 已经在下一代商业显示和照明领域中显示出巨大潜力. 然而, 合成具有高荧光量子产率(photoluminescence quantum yield, PL QY)的InP QD 仍然具有挑战性. 因此, 提出了以乙酰丙酮镓作为镓源, 在高温下通过乙酰丙酮基对表面配体的活化作用, 生成具有梯度合金核的 In$_{1-x}$Ga$_{x}$P/ZnSe/ZnS 量子点, 有效解决了原有的 InP 与 ZnSe 之间晶格失配的问题; 同时减少核壳界面缺陷, 使量子点的荧光量子产率高达 82%, 所制备量子点发光二极管(quantum dot light-emitting diode, QLED)的外量子效率(external quantum efficiency, EQE)达到 3.1%. 相比传统的 InP/ZnSe/ZnS 结构量子点, In$_{1-x}$Ga$_{x}$P/ZnSe/ZnS 量子点荧光量子产率提高了 25%, 器件的外量子效率提高了近一倍. 该方案为解决 InP 量子点荧光量子产率低、发光器件性能差等问题提供了新的思路.     

Sn_(0.95)Ga_(0.05)P_2O_7/聚四氟乙烯复合电解质的中温电性能

本文采用固相法合成了有机-无机复合电解质聚四氟乙烯/Sn_(0.95)Ga_(0.05)P_2O_7。XRD、SEM结果表明Sn_(0.95)Ga_(0.05)P_2O_7和PTFE复合没有发生反应生成新物质。采用电化学工作站研究了在中温(50~250℃)范围样品的电性能。电导率测试表明气体气氛显著影响电导率:σ(wet O_2)σ(wet N_2)σ(dry N_2)σ(dry O_2)。复合电解质在干燥氧气气氛中,175℃电导率达到最大值为:2.6×10~(-2)S·cm~(-1)。湿润氧气气氛下的水蒸气浓差电池说明质子导电性在复合电解质中存在。H_2/O_2燃料电池性能测试表明,在150℃下,最大输出功率密度为63 mW·cm~(-2)。     

利用热致延迟荧光材料提高InP/ZnS无镉量子点发光二极管的性能

充分利用三重态激子是提高发光器件效率的重要途径.磷光材料和热致延迟荧光材料(thermally activated delayed fluorescence, TADF)均可以实现对三重态激子的利用.然而,目前在量子点发光二极管中,采用TADF材料来实现对三重态激子的利用进而提高发光效率的工作还很少.本文采用了TADF材料4,5-二(9-咔唑基)-邻苯二腈(2CzPN)掺杂聚(9-乙烯基咔唑)(PVK)(1:5)作为空穴传输层(hole transporting layer, HTL),制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/PVK:2CzPN/InP/ZnS QDs/ZnO/Al的量子点发光器件.结果表明, 2CzPN的引入可以提升器件的空穴传输效率,使注入的电子和空穴趋于平衡;同时,通过2CzPN中的反系间窜越过程实现了对三重态激子的利用,并通过HTL和量子点InP/ZnS之间的F?rster能量转移过程提高了InP/ZnS无镉量子点发光二极管的效率,使其最大发光亮度达到513 cd/m2.相比未掺杂控制器件的最大发光亮度(407 cd/m2),实现了26%的增长.同时,使得最大电流效率较未掺杂控制器件提高了4倍,增加到1.6 cd/A.     

低温增强型非晶铟镓锌氧薄膜晶体管特性研究

在室温下利用射频磁控溅射沉积非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)薄膜作为有源沟道层,分别制备了顶栅和底栅结构的薄膜晶体管(a-IGZO-TFTs)原型器件,同时研究了沟道层生长参数及后退火工艺对器件特性的影响。研究及实验结果表明:当增加底栅结构a-IGZO-TFTs器件IGZO沟道层氧气流量时,器件输出特性由耗尽型转变为增强型;当沟道宽长比为120∶20时,获得了4.8×10~5的开关电流比,亚阈值摆幅为1.2V/dec,饱和迁移率达到11cm~2/(V·s)。沟道层氧气流量为2cm~3/min的底栅结构a-IGZO-TFT器件在大气中经过300℃退火30min后,器件由耗尽型转变为增强型,获得4×10~3的开关电流比。