光电池染料敏化的研究进展

利用半导体作为光吸收器将可见光转换成电能一直受到重视.70年代,人们开发研制了高效硅光电池(固态光伏电池,光电转换效率达25%),在航空器上用于能量供给.以后,人们开始研制半导体液结光化学电池. 一般来说,用Si,GaAs,InP和WSe等半导体(带宽(1.3±0.3)eV)可制成高效液结太阳能化学电池.用Si,GaAs单晶制成光化学电池其光电转化效率可达15%以上,但其严重的光腐蚀性及高的价格限制了这种电池的应用.解决这一问题的办法之一就是使用具有良好的热稳定性和光化学抗腐蚀性的氧化物半导体作电极(如TiO_2,SrTiO_3).然而,氧化物半导体的宽禁带需高能光才能产生电子-空穴对,几乎难以利用太阳光.为了与太阳光相匹配采用了染料敏化半导体电极的方法,在这样的电池中,染料吸收可见光受激后把电子注入半导体导带产生光电流.光电池主要由吸附到半导体电极表面的敏化剂,含有中继电解质的溶液以及金属对电极组成.光敏化剂首先被激发,处于激发态的敏化剂将一个电子注入半电体的导带. 氧化态的染料敏化剂被中继电解质所还原,中继分子扩散     

光纤环形外腔延时光反馈自相位调制提高半导体激光器混沌载波发射机带宽方法研究

提出光纤环形外腔延时光反馈半导体激光器混沌自相位调制(SPM)提高混沌载波发射机带宽方法, 建立了有光纤环形腔传输的SPM光反馈控制下的激光动力学物理模型. 理论导出SPM作用下激光双反馈频率失谐公式, 指出SPM产生的非线性相移影响了激光器增益和线宽增强因子, 其光纤二阶非线性效应使激光振幅和相位变化更加丰富, 其产生的非线性相移进一步增加了新的频率分量并使频谱展宽. 数值结果表明, SPM确能让激光器混沌带宽增加到4倍以上, 能使激光混沌张弛振荡频率增加到2.56倍, 激光混沌带宽随光纤长度、光纤耦合比例系数、反馈系数、光纤二阶非线性系数等增加而增宽.     

新型X射线影像存储屏的研究

室温下在Eu²⁺掺杂的BaBrCl中, 发现经X射线辐照后的光激励发光(PSL). 光激励谱和差吸收谱(DAS)基本相同, 均为峰值波长位于550和675 nm处的宽带谱, 表明经X射线辐照后F心形成. 这使得用半导体激光器代替气体激光器作为读出光源成为可能. PSL强度与X射线辐照剂量呈线性关系, 转化效率为BaFBr:Eu富士IP板的29%.     

氟助色团对芴类分子电致发光材料的光电性能影响

利用紫外-可见光吸收光谱和荧光发射光谱, 比较了共轭结构芴类小分子有机材料2,3-bis(9,9-dihexyl-9H-fluoren-2-yl)quinoxaline(Py), 2,3-bis(9,9-dihexyl-9H-fluoren-2-yl)-6,7-difluoroquinoxaline(F2Py)和 2,3-bis(9,9-dihexyl-9H-fluoren-2-yl)-5,6,7,8-tetrafluoroquinoxaline(F4Py)的光谱特性; 选用N,N'-Di-[(1-naphthalenyl)-N,N'-diphenyl]-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine(NPB)材料作为空穴传输层, 利用真空蒸镀方法制备了双层有机电致发光器件(organic light-emitting device, OLED), 研究了其电致发光特性, 进而讨论了增加氟助色团对芴类有机小分子光电性能的影响. 结果表明, 随着氟取代基的增加, 材料薄膜状态的吸收谱和荧光光谱均发生了红移. 器件方面, Py在5 V驱动电压下发出508 nm的蓝绿光, 色坐标为(0.23, 0.43), 半峰宽为100 nm; 器件启动电压(定义为当亮度达到1 cd/m²的驱动电压)为4.8 V; 在10 V驱动电压下, 亮度达到129 cd/m², 电流密度为59 mA/cm²; 在5.4 V电压下具有最大流明效率0.18 lm/W. F2Py和F4Py在5 V驱动电压下分别发出544 nm的绿光和570 nm的黄光, 色坐标分别为(0.38, 0.56)和(0.44, 0.49), 半峰宽分别为103和117 nm; 器件启动电压分别为4和2 V; 在10 V电压下, 亮度分别为557和3300 cd/m², 电流密度分别为100和880 mA/cm², 分别在7.6 V电压下具有最大流明效率0.22 lm/W和在2 V电压下具有最大流明效率0.53 lm/W.     

双极性二维异质结助力图像识别的感算一体化发展

<正>传统的图像识别系统由分立的光电探测器和计算机处理系统组成,由光电探测器先探测目标光信号,然后将探测到的光信号转换成电信号,再传输到计算机系统进行处理以达到识别的目的^[1～3].但是光电探测器在探测目标图像的同时会产生大量冗余信息,     

掺Yb3+大模场光子晶体光纤激光器获210 W输出

利用掺Yb³⁺双包层大模场光子晶体光纤(LMA PCF)构建激光器, 实现了中心波长为1.05 μm的210 W高功率连续激光输出. 使用光纤的长度为2 m, 其每米产生的激光高达105 W. PCF由中心波长为976 nm的半导体激光器双端抽运. 该光纤激光器的斜率效率为76%, 光束质量平方因子M²在x和y轴上分别测得为1.06和1.08. 在高功率激光输出情况下无任何热光损伤发生.     

InP基UTC-PD的理论分析与模拟

首先采用漂移-扩散理论分析了单行载流子光电探测器(UTC-PD)的光电流响应. 利用器件仿真器ATLAS建立了UTC-PD的器件模型, 并对优化设计的InP/InGaAs PD的能带结构和性能参数作了二维模拟. 模拟结果表明, 光敏面为14 ?μm×1 μm、反偏电压为2 V时, 光电流响应的线性动态范围达60 mW, 响应度和?3 dB带宽分别为0.16 A/W和40 GHz. 当输入光脉冲宽度为10 ps时, 光电流响应的峰值达1.3 mA, 半峰全宽(FWHM)为28 ps.     

锰酸盐薄膜光探测器的阻抗效应

报道了由生长在倾斜SrTiO3(001)基片上的La_0.67Ca_0.33MnO₃ 薄膜制备的光探测器. 在室温下, 当脉宽20 ns 的308 nm 紫外激光照射La_0.67Ca_0.33MnO₃薄膜时, 在样品两端会诱导出光生伏特信号. 为了减小测量回路对探测信号的影响, 系统研究了阻抗效应. 如果示波器的内阻与同轴信号传输电缆的阻抗匹配, 光伏信号脉冲近似为三角对称形状, 响应时间为光源的脉宽. 探测器的灵敏度与辐照能量有关, 在低能量时与辐照面积呈线性关系. 由于这种探测器既不需要外置偏压, 也不需要信号放大单元, 工艺简单, 因此利于实际应用与开发.     

基于PCBM/P3HT异质结的柔性染料敏化太阳能电池

以聚3–-己基噻吩(P3HT)和与C60的衍生物6,6-–苯基–-C61丁酸甲酯(PCBM)的异质结代替I^–/I₃^–氧化还原电解质作为载流子传输介质, 一种新的柔性染料敏化太阳能电池被制备. 红外光谱、紫外-—可见吸收光谱的表征表明: PCBM/P3HT异质结不但具有PCBM对紫外光的吸收特性, 而且具有P3HT在可见光、近红外的吸收特性, 拓展了电池的光电响应范围. 本文还讨论了PCBM/P3HT质量比等条件对电池性能的影响. 在100 mW•cm^–2(AM 1.5)模拟太阳光辐照下, 该柔性太阳能电池的光电转换效率达到1.43 %, 开路电压、短路电流和填充因子分别为0.87 V, 3.0 mA•cm^–2和0.54.     

MEH-PPV/TiO2纳米管混合膜光伏特性的研究

对基于[2-甲氧基-5-(2′-乙烯基-己氧基)聚对苯乙烯撑](MEH-PPV)/纳米TiO₂混合材料制备的光电二极管的光伏特性进行了研究. 研究发现, 加入TiO₂纳米管制备的器件具有高的开路电压和短路电流. 通过进一步优化MEH-PPV:TiO₂纳米管器件的材料混合比例, 在500 nm, 16.7 mW/cm²的入射光照射下, 器件的短路电流达到了9.27 mA/cm², 开路电压达到了1.1 V, 功率转换效率相应地达到了0.017%, 其中功率转换效率比没有掺杂的MEH-PPV器件提高了10倍.     

国家自然科学基金视角下我国光电器件领域发展的分析和展望

<正>光电器件是利用光与载流子之间的相互作用而产生特定效应或功能的器件,主要包括激光器、发光二极管(light-emitting diode, LED)、光电探测器、太阳能电池等.作为半导体光电子产业一个重要的分支,光电器件在当今社会具有极其重要的地位,在光通信、探测、遥感、成像、军事、航天等领域中得到广泛应用.光电器件是信息获取、传输、处理、显示四大系统的主要载体和核心元器件.     

石墨烯/硅光电探测器

光电探测是石墨烯器件未来重要的发展方向之一。在众多类型的石墨烯/半导体异质结光电探测器件中,石墨烯/硅光电探测器由于在可见光范围内拥有极高的光电转换效率,并且可方便地在宏观条件下进行制备和组装,因此拥有良好的应用前景。首先介绍了石墨烯/硅光电探测器的研究背景,其次分析了其工作原理和机制,并结合几种典型的石墨烯/硅光电探测器对其性能进行了探讨,最后对石墨烯/硅光电探测器的发展做了展望。     

无机砷对滇池微囊藻生长及产毒的影响

采用滇池微囊藻FACHB905 进行无机砷暴露实验, 旨在考察无机砷对微囊藻生长及产毒的影响. 结果表明, 该微囊藻对无机砷具有较强的耐受性, 三价砷(As(Ⅲ))对微囊藻FACHB905 的毒性阈值介于10^-5~10^-4 mol L^-1 间, 浓度高达10^-3 mol L^-1 的五价砷(As(Ⅴ))对微囊藻生长无显著影响. 在10^-8~10^-4 mol L^-1 As(Ⅲ)处理下, FACHB905 的微囊藻毒素总产量呈现倒U 型的hormesis 现象; 在10^-7 mol L^-1 As(Ⅲ)暴露下, 总产毒量达到最高. 在10^-8~10^-3 mol L^-1As(Ⅴ)暴露下, 微囊藻毒素LR的产量增多, 表明藻细胞的毒性也随之升高. 滇池表层水体中含有较高浓度的砷(139 μg L^-1), 主要以As(Ⅴ)的形式存在, 由此可知微囊藻FACHB905 不仅能正常地生长于滇池水体中, 而且推测水体中的砷可提高其产毒量和胞内毒性. As(Ⅴ)对微囊藻产毒量的促进作用对全面了解滇池水华爆发期间毒素的变化规律具有一定的参考价值.     

新型三核双膦胺(PNP)配体的合成及其在乙烯四聚反应中的应用

合成了一个新型的三核双膦胺(PNP)配体并进行了结构鉴定. 该配体与Cr(Ⅲ)及甲基铝氧烷(MAO)组合形成活泼的催化体系用于乙烯四聚制1-辛烯反应. 反应活性高, 催化剂寿命长. 考察了反应温度、Al/Cr物质的量之比及PNP/Cr物质的量之比对反应活性以及对1-辛烯的选择性. 研究了该体系催化下的乙烯四聚反应动力学. 在Al/Cr物质的量之比为100的条件下, 催化活性可达2.29×10⁶ g·mol^-1 (Cr)·h^-1, 对1-辛烯的选择性为49.65%(质量分数).     

巨轮型纳米多孔钼氧基多金属氧酸盐化合物表面活性部位的检测

利用谷氨酸盐为探针分子, 通过单晶X 射线结构解析、IR、元素分析、¹H NMR 和TG 等综合分析手段, 成功检测到可以看做MoO₃ 类似物的巨轮型纳米多孔钼氧基 多金属氧酸盐表面在特定条件下的反应活性点, 与此同时实现了用多官能团有机分子 对巨轮型金属氧簇内表面的功能型修饰. Z-扫描实验表明, 所得到的这种有机-无机杂 化化合物在能量为15 μJ 的532 nm 波长、18 ps 激光脉冲作用下, 具有显著的非线性光 学反饱和吸收和自聚焦响应.     

二维光子晶体线缺陷波导慢光抽运增强光参量增益

推导了非线性光子晶体线缺陷波导中抽运光群速度与光参量放大增益的理论模 型. 理论结果表明, 慢光抽运可以增强光参量放大效应. 为获得相同的增益, 当波导长度不变时, 慢光波导所需的抽运光功率可以减少为普通波导的(v_gn/c)²; 当抽运光功率不变时, 慢光波导所需的长度可以减少为普通波导的(v_gn/c)², 其中n为普通波导的材料折射率, v_g为慢光波导的群速度, c为真空中的光速. 数值计算结果验证了我们的理论预测.     

从长度米到时间秒: 稳频激光-铯喷泉钟-飞秒光梳-锶光晶格钟

报道了近年来中国计量科学研究院(NIM)在时间频率基准领域的研究进展: 稳频激光波长实际实现国际单位制(SI)的长度单位米(m); NIM5 铯喷泉钟以不确定度2×10^-15 复现时间单位秒(s); 飞秒光学频率梳建立光学频率与微波频率的相干联系, 以优于4×10^-14 的不确定度实现光学波长向标准微波频率的溯源标定; 以及正在研制的锶原子光晶格钟, 为应对未来修改秒定义做准备. 另外, 文中还提出飞秒光梳是从动跟踪系统, 描述其性能的指标应当是它的跟踪精度; 估计了“吸收室 - 原子束 - 原子喷泉 - 原子/离子存储”四种频率参考方案可能达到的不确定度极限.     

类蝎型吡唑衍生物过渡金属羧酸配合物的合成、结构及热稳定性质

设计并成功合成了2 种新颖的以类蝎型吡唑衍生物为配体的超分子配合物[Co₂(HL¹)₂-(seb)(H₂O)]·2.5H₂O (1)和[Cu(H₂L²)(ox)]·H₂Ox·MeOH (2) (H₂L¹=2,6-二(5-苯基-1H-吡唑-3-基)吡啶, H₂seb=癸二酸, H₂L²=2,6-二(5-甲基-1H-吡唑-3-基)吡啶, H₂Ox=草酸), 并通过元素分析、红外光谱、紫外光谱﹑X 射线粉末衍射(PXRD)和X 射线单晶结构分析对标题配合物进行了表征. 结构分析表明, 在配合物1 和2 中, 配体H₂L¹ 和H₂L² 的配位模式不同, 其中H₂L¹ 以μ₂-η¹-η¹- η¹-η¹ 模式与金属相连, 而H₂L²以μ₁-η¹-η¹-η¹ 的模式与金属相连; 癸二酸和草酸的配位模式也不同, 其中癸二酸作为单齿配体, 草酸作为二齿配体; 配合物1 通过C-H···O,O-H···O, N-H···O 氢键, 形成二维网络层状结构, 而配合物2 通过C-H···O, O-H···O, N-H···O氢键, 形成一维链状结构. 此外还对标题配合物的热稳定性进行了详细的分析.     

基于磁小珠-DNA-碳纳米管三明治组装体的光散射信号检测丙型肝炎病毒基因序列

基于碳纳米管光散射和磁小珠易分离特性, 以丙型肝炎病毒的一段相关基因序列为实例, 通过检测磁小珠-DNA-碳纳米管组装形成的三明治结构产生的光散射信号建立了一种简便、快速、灵敏、免标记检测病毒基因序列的方法. 由于单链DNA能通过π-π共轭缠绕在多壁碳纳米管表面, 而双链不能, 因而将丙肝病毒的一段相关DNA探针通过共价偶联修饰的磁小珠就能与多壁碳纳米管结合形成三明治结构, 而当有靶物DNA存在时, 因修饰在表面的DNA探针与靶物DNA进行特异性杂交阻碍三明治结构的形成. 测定通过磁性分离三明治结构后上清液的光散射信号, 发现在295 nm处的光散射强度与1.0×10^-6~4.0×10^-8 mol/L靶物DNA呈现良好的线性关系, 检测限(3σ)为40 nmol/L (n=10).     

食物中Ni2+胁迫对斜纹夜蛾幼虫中肠细胞解毒酶的影响

食物中的Ni²⁺可在斜纹夜蛾Spodoptera litura Fabricius幼虫中肠细胞中积累, 并能诱导中肠细胞中解毒蛋白金属硫蛋白(metallothionein, MT)的表达. 本文研究了食物中不同剂量Ni²⁺对S. litura 5龄和6龄幼虫中肠细胞解毒酶羧酸酯酶(carboxylesterase, CarE)和谷胱甘肽转移酶(glutathione S-transferase, GST)活性的影响. 结果表明, S. litura幼虫连续3代取食含不同剂量Ni²⁺的食物后, 5龄幼虫中肠细胞内的CarE活性均在低剂量Ni²⁺(≤5 mg/kg)胁迫下低于对照, 在高剂量Ni²⁺(≥10 mg/kg)胁迫下高于对照. 第1代6龄幼虫中肠细胞内的CarE活性也表现为低剂量Ni²⁺胁迫抑制而高剂量Ni²⁺胁迫增加的趋势, 但第2和第3代6龄幼虫中肠细胞内的CarE活性均低于对照. 连续3代受不同剂量Ni²⁺胁迫的5龄和6龄幼虫中肠细胞的GST活性均高于对照, 并随饲料中Ni²⁺剂量(1~20 mg/kg)的增加而增加.