高场作用下有机单层器件的复合发光

考虑载流子经过体材料内部所受限制对Fowler-Nordheim隧穿电流密度的影响, 建立了高电场下有机单层器件的复合发光模型, 并求出了复合电流密度和复合效率以及电导率的数学表达式, 很好地解释了电场强度对迁移率和复合区域的调制作用. 载流子的平衡注入以及复合区域的尽可能靠近器件中部以减少漏电流, 都是提高器件发光效率的重要条件. 只有当电压增大到某一数值时, 由于注入的载流子多于器件实际输运载流子的能力, 才会出现空间电荷限制电流.     

涂硼MRPC热中子探测器性能的模拟研究

介绍了涂硼MRPC热中子探测器的原理,利用蒙特卡罗方法模拟研究了涂硼MRPC热中子探测器对于不同能量中子的响应以及不同涂层厚度对于0.025eV热中子的转换效率,分析了其对射线的响应,并计算了该探测器的时间分辨和本征探测效率.通过模拟结果给出了涂硼MRPC热中子探测器对于0.025eV热中子的探测效率.对转换效率进行理论计算验证,模拟结果和理论计算值吻合较好.     

肖特基接触单层有机太阳能电池的短路电流的数值研究

运用数值方法,系统研究了肖特基接触单层有机太阳能电池的阴极功函数、载流子迁移率和温度对短路电流的影响,得到了短路电流随阴极功函数、载流子迁移率和温度变化的定量关系,这为以后的有机太阳能电池实验研究提供理论基础.     

新型HfO2栅介质中的频散效应及参数提取方法

本文研究了原子层化学气相淀积ALCVD(atom layer chemical vapor deposition)方法淀积的HfO2/SiO2/p-SiMOS电容的电特性.高频时,积累电容出现了频率色散现象.针对双频C-V法测量超薄HfO2/SiO2堆栈栅MOS电容中制备工艺和测量设备引入的寄生效应,给出了改进的等效电路模型,消除了频率色散.研究发现,高k介质中存在的缺陷和SiO2/Si处的界面态,使高频C-V特性发生漂移.对禁带中界面态的分布进行归纳,得到C-V曲线形变的规律.研究了形变的C-V曲线与理想C-V特性的偏离,给出了界面态电荷密度的分布,得到了相对于实测C-V曲线的矫正线.通过比较理想C-V曲线和矫正线,提取了平带电压、栅氧化层电荷、SiO2/Si界面的界面态密度等典型的电学参数.     

TiO_2纳米阵列的制备、表面修饰及其在钙钛矿太阳电池中的应用

一维TiO_2纳米阵列具有直接的电子传输通道,在太阳电池中作为电子传导材料引起了广泛的关注.以水热法制备的金红石相TiO_2纳米阵列作为有机无机杂化钙钛矿太阳电池电子传导支架,系统研究了TiO_2致密层引入对纳米阵列生长和组装器件光电性能的影响;考察了TiO_2纳米棒棒长和TiCl_4水浴处理等对纳米阵列微结构和组装电池光电性能的影响.致密层的引入有利于获得垂直取向TiO_2纳米阵列,纳米棒棒长的优化有利于光生载流子的快速分离和传导,而采用TiCl_4水浴处理TiO_2纳米阵列,不仅增大了纳米阵列的比表面积,有利于吸附更多的钙钛矿晶体和提升电池对光的俘获,同时TiCl_4水浴处理产生的小纳米颗粒有助于填补钙钛矿晶体与纳米阵列间的缝隙,促进更好的界面接触,从而抑制载流子传导过程中的复合,提升电池性能.在引入TiO_2致密层后,进一步采用0.1 mol/L TiCl_4处理的TiO_2纳米阵列组装的电池展现最优的光电性能,其短路电流密度、开路电压、填充因子分别达到22.88 mA/cm~2,1.04 V和63.58%,电池的能量转化效率达到15.11%.     

陷阱密度对低密度聚乙烯空间电荷形成与积累特性的影响

在高压直流输变电设备绝缘系统中,空间电荷效应是影响设备绝缘劣化的主要因素之一.研究材料陷阱分布对空间电荷形成与积累特性的影响,对于诊断设备绝缘老化较为重要.建立了单极性电荷输运模型,研究了电荷注入、电荷输运和电荷入陷脱陷的物理过程.通过求解电荷连续性方程、泊松方程和电荷入陷与脱陷的一阶动力学方程,可以得出陷阱密度对低密度聚乙烯介质内空间电荷分布特性的影响.计算得到了不同陷阱密度（6.25×1019~6.25×1021m3）介质的内部空间电荷随时间和陷阱密度的变化关系.随着加压时间的延长,自由电子总数先增加后减小,被捕获电子的总数则逐渐增大.在一定陷阱密度范围内（小于~3.125×1021m3）,最大自由电子总数随着陷阱密度的增大逐渐减小,最大被捕获电子总数则逐渐增加.当陷阱密度大于3.125×1021m3时,介质内部电荷数量随陷阱密度变化不大.该模型和相关结论可以更好地理解高压直流输变电设备的绝缘老化现象和机理.     

纳米通道中离子输运机理的分子动力学仿真

建立了一种两端带有缓冲液池的纳米通道流体电动输运的分子动力学模型,仿真了纳米通道中的离子输运过程.结果表明,纳米通道的带电表面会引起双电层（EDL）域中反号离子的富余及同号离子的衰减,在外加电场作用下,通道中正负离子的定向移动将产生稳定的电泳电流,该电流主要由EDL域中占主导地位的反号离子的定向移动产生;当EDL域与外界有离子交换时,电场的作用会导致EDL域内Na^＋和Cl^-离子数量的减少,平衡后,EDL域的电中性将受到破坏,对外显示的电性取决于表面电荷的特性;EDL域内离子分布与连续理论预测的结果相差很大,如壁面附近Na＋浓度峰值远低于理论预测值;提高表面电荷密度可以有效提高反号离子在通道中的传输效率,同时降低同号离子的传输效率.仿真结果证实了经典扩散双电层理论模型无法准确描述纳米通道中的离子分布,探明了相关实验现象的产生机理以及纳米通道中离子传输效率与表面电荷密度的关系,为纳米泵的设计及应用提供了理论依据.     

基于自热修正的SOI NMOSFETs热载流子注入效应寿命预测方法

自热效应SHE（self-heating effect）是SOI MOSFETs可靠性研究的关键问题之一.在热载流子注入HCI（hot carrier injection）应力下会导致自热效应加剧,低估器件工作寿命,使得寿命预测不准.本文提出了一种基于直流HCI应力下的0.18μmPD-SOINMOSFETs可靠性寿命预测方法.通过栅电阻法提取沟道中因自热效应产生的温度,采用自热修正后的衬底电流/漏电流比率模型预测PD-SOI NMOSFETs在正常工作电压下的寿命值,预测结果与未消除自热影响预测出的寿命值存在较大差异,说明自热修正在寿命预测中不可忽略,否则会低估器件的工作寿命.     

三维阵列电极粒子像素辐射探测器的终端结构仿真研究

在新型绝缘衬底上硅互补金属氧化物半导体(SOI CMOS)粒子像素(ASCP)探测器结构基础上,提出背部沟槽终端结构.采用二维和三维器件仿真对比研究有源边界终端结构,结果表明:背部沟槽终端结构会在沟槽拐角处形成电场峰,同像素内N+沟槽底端电场等效对称,改善衬底电场分布,提高像素探测器终端耐压.在等效中子辐射流通量0~1016cm-2内,背部沟槽终端和有源边界终端的边缘像素有相近的电荷收集特性.此外,还分析了ASCP探测器的粒子角度入射特性.     

有机非线性光学晶体DAST及其在太赫兹领域的应用研究进展

主要介绍DAST晶体的基本结构和物理性能参数,几种不同生长方法及基于有机DAST晶体通过光学差频法产生THz波.重点研究了基于DAST晶体利用光学差频法产生太赫兹(THz)波过程中,泵浦光源的双波长调谐范围及光束质量对THz调谐范围及转换效率的影响,及其利用光整流法产生THz波的过程中,泵浦光(飞秒激光的波长、脉冲宽度和能量)对THz脉冲输出能量和转换效率的影响.综合分析影响THz辐射性能的因素及其获得大尺寸高质量晶体的主要挑战.本课题组在系统分析利用自发成核、斜板、籽晶和双温区法生长晶体优缺点的基础上,利用自发成核结合顶部籽晶法生长出高质量、尺寸为25 mm×22 mm×2 mm的晶体.下一步计划从晶体生长和泵浦光束的质量两方面改善THz输出能量及光-THz波转换效率.     

双吸离心泵空化特性的试验及数值模拟

试验测量了一台双吸离心泵的能量特性和空化特性.基于RNG k-ε湍流模型和质量输运空化模型,探讨了质量输运空化模型中凝结项经验系数对数值模拟结果的影响,结果发现凝结项经验系数主要影响叶轮内空泡长度.在此基础上,修正了双吸离心泵空化流动数值模拟中凝结项经验系数的取值,计算得到的双吸离心泵扬程随进口压力变化曲线与试验结果吻合较好,验证了数值计算模型和方法的准确性和可靠性.双吸离心泵空化流动数值模拟结果表明:随着泵进口压力的降低,空化首先在叶片吸力面进口附近的低压区发生,之后沿叶片吸力面往叶轮流道中部发展,并向叶片压力面扩散;受双吸离心泵蜗壳非对称结构的影响,叶轮内不同流道的空化区域分布不均匀.     

利用电子放射源测试小孔成像结构的角度响应

能量粒子的投掷角分布测量对于磁暴、粒子加速机制等空间物理理论研究和空间天气的准确现报和预报具有非常重要的意义．利用小孔成像技术和位置灵敏探测器构建的小孔成像探测器可用于测量能量粒子的投掷角分布．小孔成像探测器的角度响应标定一般需要特殊的设备，如专门设计的粒子加速器．这种粒子加速器必须具备如下特点：出射粒子能量在中能范围；粒子在测量时间内均匀出射；粒子出射方向一致；单位面积束斑内粒子数量足够低．介绍利用带准直器的90Sr／90Y电子放射源测量小孔成像探测器角度响应的方法，并利用Geant4软件进行了仿真计算．试验结果表明电子放射源标定实验结果与Geant4仿真计算结果符合度良好，验证了上述方法的有效性．     

光整流法产生THz辐射转化率的理论分析

从理论上分析了超短激光脉冲在二阶非线性晶体中光整流效应产生THz辐射的过程，讨论了影响激光能量转换为THz辐射能量的效率的各种因素；入射激光脉冲宽度对转换效率影响非常大．对于一般二阶非线性晶体，当晶体厚度等于相干长度Lc时，光对THz的转换效率最高．对于周期性极化的非线性晶体，在忽略介质吸收的情况下，转换效率与介质厚度成正比．考虑介质对THz的吸收，晶体的有效长度Leff=0．63／α,再增大晶体长度，转化效率将没有明显增加，并最终趋于常数．     

生物能量在生命体中传递的新理论及实验证实

我们从蛋白质的分子结构和ATP水解所放出能量的特征出发,提出了一个新的生物能量传递理论。并用新的哈密顿函数和波函数代替了原来旧的函数,用解析的方法求出了传递生物能量的孤子在其生理温度和它的寿命时间内能够传递过上千个氨基酸分子,于是它可能是传递生物能量的真正载流子。用解析和数值模拟的方法研究了这种传递生物能量孤子的特性和在生理温度300K时的热力学稳定性,证明了这种孤子在生理温度时是十分稳定的,它的寿命能达到300ps,可能是生物能量的传递者。再通过实验测定了在胶原蛋白和牛血清蛋白等(-螺旋蛋白的光谱特性及其在27-95℃范围内其谱线分布和谱线强度随温度的变化,把所检测的三个结果与能量传递的理论预示的结果相比较,发现它们完全一致,从而从实验上证明了在蛋白质分子中建立的生物能量传递理论是正确的。而理论预示的孤子是蛋白质当中生物能量传递的真正载流子。     

基于电声脉冲法的油纸绝缘介质直流空间电荷的特征量提取及分析

油纸混合绝缘介质作为许多关键直流输电设备的主要绝缘材料,其空间电荷特性既影响材料的介电强度,又关系着直流输电设备运行稳定性和可靠性.目前国内外针对油纸绝缘介质空间电荷特性的研究尚处在对测试结果的客观描述及现象解释阶段,如何通过数据挖掘进行测试结果的特征量提取,进而更加深入地探究油纸介质直流空间电荷特性,迫切需要研究.本文基于大量前期测试数据,进行油纸介质空间电荷特性的数据挖掘,提取特征参量,对比分析了不同情况下油纸介质内部注入空间电荷总量、视在电荷迁移率等重要特征参数的变化规律.基于等温衰减电流法建立了油纸绝缘介质空间电荷的去极化特性与其内部陷阱分布之间的关系,实现了经由空间电荷的消散特性来近似计算介质内部陷阱深度信息.并且首次得到了油纸介质直流空间电荷的指数注入（消散）公式,指明了公式中相关参数的物理意义,为实现对油纸介质内部空间电荷特性的预测和模拟奠定了基础.     

适于光子集成及光互连的回音壁微腔半导体激光器

介绍了正三角形和正方形微腔的类回音壁型模式特性,以及与输出波导连接的正三角形和正方形定向输出微腔激光器.实验表明正三角形微腔激光器作为光探测器应用具有共振增强的响应特性.提出了采用两个定向输出微腔激光器与硅上光波导连接实现芯片上的光互连的设想.     

中子散射相机的探测效率研究

中子散射相机的探测效率直接影响其能量重建的准确性,也是其结构优化最重要的参数之一.在加速器中子源上,采用1.2, 2.5, 3.8, 5.0和14.8 MeV几个能点,对8单元中子散射相机原理系统的探测效率进行了测量.针对实验值比理论值大2～3倍的问题,在理论模拟中加入了碳核发光的影响,并计算了偶然符合事件的影响.计算结果表明,对于单个闪烁体,碳核的发光在高能时不能忽略,而对于散射相机系统,碳核的发光可以忽略.偶然符合对探测效率的影响与入射中子能量有关,对于1.2 MeV中子,偶然符合计数占绝大多数.采用对实验能谱进行高斯拟合扣除了很大一部分的本底中子,将理论探测效率与实验值的偏差缩小到较小的范围内.     

ZnO基透明导电膜研究热点与发展趋势分析

在简要论述Zn O基透明导电膜发展现状基础上,重点讨论近年来Zn O薄膜的最新研究热点,包括在提高迁移率和载流子浓度、功函数、光学特性及表面形貌调控、湿热稳定性、柔性导电膜及超薄高性能薄膜制备等方面的最新研究动态.同时,分析了透明导电薄膜技术的应用及发展趋势,为实现Zn O基透明导电薄膜在薄膜太阳能电池、平板显示器等领域的实际应用提供理论依据与实验参考.     

对位取代苯乙烯吡啶衍生物分子内电荷转移与双光子吸收效应关系的研究

以对位取代苯乙烯碘化吡啶为体系，进行了“D-π-A”型化合物分子内电荷转移 (ICT) 与双光子吸收效应关系的研究. 在锁模Nd∶YAG脉冲激光器（1064 nm, 40 ps脉宽）抽运下, 通过开孔Z-扫描技术测量双光子吸收截面、双通道能量计测试输入/输出(或透过) 曲线和双光子上转换激射效率、条纹相机记录双光子荧光寿命和双光子上转换激射谱等测试方法，系统研究了双光子机制导致的双光子吸收效应，如光限幅特性、双光子上转换荧光及双光子上转换激射等光物理性能，并结合理论计算研究了激发态分子内电荷转移对双光子吸收截面的影响.     

载流子浓度与迁移率对氧化物薄膜红外透明导电性能影响的研究进展

红外透明导电薄膜凭借其在可见光-红外光范围内高透过和高导电的优点引起了广泛关注.根据德鲁德自由电子理论可知,透明导电薄膜的光学性能和电学性能之间难以协调.为了探明透明导电薄膜能否同时具有中-远红外光学透过性能和高导电性能,首先从电子与光子相互作用的机制出发,分析红外波段光电性能难以协调的本质原因,并提出实现红外透明导电的可能性.其次对近几年氧化物薄膜光电性能研究成果进行综述,探讨其光学性能和电学性能之间的作用关系,揭示了载流子浓度和迁移率与等离子波长和导电性能的关系,得出透明导电薄膜可以同时实现红外宽波段透过性能和高导电性能.最后得出可以通过调节薄膜的载流子浓度和迁移率,实现同时具有红外光学性能和电学性能的薄膜.