核壳结构α-Fe2O3@Zn2SnO4的水热法制备及光电性能

α-Fe2O3(带隙2.2eV)和Zn2SnO4(带隙3.6eV)两者都是廉价的光电材料,然而前者光生载流子复合效率较高,后者只有在紫外光区有光电响应.本文采用水热法制备了核壳结构的α-Fe2O3@Zn2SnO4复合材料,利用X射线衍射(XRD)、场发射电子扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)及表面光电压谱(SPS)等分析手段进行材料结构、形貌和性能表征.结果表明,该核壳结构复合材料的光电响应比单一组分光电响应的强度和范围都有明显的改善.该复合材料光电响应的改善,与水热法制备的α-Fe2O3@Zn2SnO4核壳结构有关.α-Fe2O3与Zn2SnO4复合后Fe2p的结合能变化明显这可能有利于光生载流子分离.     

铜锌锡硫基薄膜太阳电池研究进展

光伏技术为日益增长的能源需求提供了一种可持续的解决方案.如今,各种高性能太阳电池层出不穷,由无机材料制成的薄膜太阳电池已成为太阳电池的主要类别之一,在快速发展的光伏市场显示出巨大潜力.地球上储量丰富且环境友好的锌黄锡矿Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)被认为是极具可能取代Cu(In,Ga)Se2(CIGS)和CdTe的新一代光伏材料. CZTSSe光伏器件在过去几年中取得了显著的进步,最高效率达到14.9%,但仍远低于CIGS(23.6%)和CdTe(22.1%).不理想的前后界面是填充因子难以提高的主要原因之一.背界面处较厚的Mo(S,Se)2层会导致载流子传输势垒并对吸收层的晶体质量产生负面影响;高密度的界面缺陷、不利的能带匹配以及跨界面的结构不均匀性是导致异质结界面复合的主要因素.同时, CZTSSe作为最复杂的化合物半导体之一,其缺陷化学性质比CIGS和CdTe更为复杂,深能级固有缺陷作为复合中心,导致较短的载流子寿命,大量缺陷簇引入了相当大的电位波动.由于低的填充因子和大的开路电压亏损,目前CZTSSe基太阳电池的性能停滞不前.本文关注于界面工程、阳离子取代、硒化热...     

单层WS2(1-x)Se2x中的有序相和无序相

调节组分和结构是调节二维材料的电子性质的重要手段.以WS_(2(1–x))Se_(2x)为例,通过理论计算研究了阴离子替代形成的过渡金属硫化物半导体合金.通过第一性原理计算结合特殊准随机结构(SQS)模型和团簇展开结构搜索(CE)法,探索了单层半导体合金WS_(2(1–x))Se_(2x)的有序相和无序相的热动力学特性.发现在x=1/3, 1/2和2/3时,有序相向无序相发生相变,相变温度分别为27, 28, 25 K.通过第一性原理能带计算和能带反折叠法,发现价带顶附近带边和导带底附近带边状态主要来源于W的d轨道,带隙随Se组分呈现线性变化趋势,与原子的有序排列或无序排列无关;同时发现电子和空穴的有效质量与原子的有序排列或无序排列密切相关.     

Tl_(0.5)Pb_(0.5)Sr_(1.6)Ba_(0.4)Ca_2((Cu_(1-x)Fe_x)_3O_(9+δ)体系中的铁元素替代和超导电性

在T1系超导铜氧化合物中,除了合成晶体结构中含双层TlO层的Tl_2Ba_2CuO_6(Tl2201)、Tl_2Ba_2CaCu_2O_8(Tl2212)和Tl_2Ba_2Ca_2Cu_3O_(10)(Tl2223)等高T_c相以外,还合成了只含Tl-O单层的超导相,其分子式分别为Tl(Ba,Sr)_2CuO_5(Tl1201)、Tl(Ba,Sr)_2CaCu_2O_7(Tl1212)和Tl(Ba,Sr)_2Ca_2Cu_3O_9(Tl1223),常写成如下通式:Tl(Ba,Sr)_2Ca_(n-1)Cu_nO_(2n+3)(n=1,2和3等).n≥3的Tl系超导相中存在两种不等价的Cu晶位.一般把Cu-O五配位(配位多面体为金字塔形的正四方锥体)中的Cu晶位称为Cu(2)位,把Cu-O四配位(即中间的CuO_2层)中的Cu晶位称为Cu(1)位.     

有Cu_4链的原子簇化合物Cu_4(C_6H_5CS_2)_2(C_6H_5CSS_2)_2(Py)_2的合成与结构

我们合成了Cu_4(α-C_(10)H_7CSS_2)_2·(1/2)CS_2、Ag_4(α-C_(10)H_7CS_2)_4(Py)_4·2Py和Cu_2(α-C_(10)H_7CSS_2)_2(Py)_2等化合物,并测定了它们的晶体结构,发现芳香二硫代羧酸和IB族元素反应有以下特点.(1)很易形成变形四面体的簇     

Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ)体系的超导电性

在高T_c123相超导体YBa_2Cu_3O_(7-δ)中,以Fe、Co、Ni和Zn等元素部分地替代Cu,会显著地降低其超导临界温度T_c,其中正3价元素Fe和Co主要择优替代Cu(1)。多数报道认为,Cu(1)被部分替代后载流子浓度~nH急剧下降是T_c降低的主要原因。何振辉等则指出载流子浓度是123相体系决定超导电性的一个内禀参量。Tokura和shafer等人指出,123相中载流子主要为CuO_2平面中的可迁移空穴,而Cu—O链或Ba—O层中的空穴则是局域的,CuO_2平面和Cu—O链之间的电荷通过O(4)发生转移。Takita     

Cu掺杂对Cu_2O/Si-NPA可见光催化性能的影响

以硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)为衬底,采用溶液浸渍法并通过改变浸渍时间、温度和所用铜盐种类,制备了Cu_2O/Si-NPA,Cu_2O:Cu/Si-NPA(Cu_2O为主相),Cu:Cu_2O/Si-NPA(Cu为主相)和Cu/Si-NPA四种复合纳米结构,并对其表面形貌和微结构以及材料对甲基橙的可见光催化降解性能进行了表征.结果表明,对于面积为1.8 cm×2cm的样品,在光功率密度10 m W/cm~2,波长400~800 nm的可见光辐照100 min后,Cu_2O:Cu/Si-NPA对甲基橙的催化降解率达到~53.6%,较Cu_2O/Si-NPA提高~20%.降解率的提高被归因于Cu_2O中少量金属Cu的存在极大减少了光生电子被缺陷俘获或者与空穴复合的几率,从而有利于光生电子从材料内部到表面的传输,并藉此产生相对于纯相Cu_2O更高的活性含氧基团浓度.该研究结果为进一步提高Cu_2O可见光催化降解有机污染物的效率提供了一种可能的途径.     

夹心型多酸修饰TiO_2在染料敏化太阳能电池中的应用

染料敏化太阳能电池(DSSCs)作为一种新型的光学器件近年来受到广泛关注.然而,光生电子-空穴复合严重影响染料敏化太阳能电池的光电转化效率.多金属氧酸盐(POMs)具有优良的光电化学性质,能够作为极好的电子萃取剂应用于染料敏化太阳能电池光阳极中.本文通过溶胶凝胶法将具有分子内电子转移特性的夹心型多酸化合物K_(15){K_3[(A-α-PW_9O_(34))_2Fe_2(C_2O_4)_2]}·29H_2O与TiO_2复合,制备POM@TiO_2复合光阳极.光学和电化学测试表明,其最低未占分子轨道(LUMO)能级(-0.06V)低于TiO_2导带,光学带隙为2.82eV.光伏性能测试表明基于POM@TiO_2/P25复合光阳极的DSSC效率达到了6.33%,相比于纯TiO_2光阳极电池(5.52%)提高了15%.电化学阻抗谱(EIS)、暗电流测试和开路电压衰减测试证明夹心型多酸化合物有效地抑制电子-空穴复合,增长电子寿命.入射单色光子-电子转化效率(IPCE)测试进一步证明此多酸的引入增强了单色光转化效率(从35%提高到53%).     

手征性羰基金属异核原子簇化合物(μ_3-S)FeCoMo(CO)_8(C_pCOCH_3)的合成及结构分析

四面体构型的过渡金属异核原子簇化合物(μ_3-E)M_3L_x(E=S,Se,Te;M为不同的过渡金属元素;L=Co,PR_3),由于簇骼骨架上,四面体顶端原子各异,具有手征特性。这种外消旋体在选择适当的方法拆分后,可望得到具光学活性的金属原子簇化合物(R型或S型)。 Richter等曾合成了(μ_3-S)FeCoMo(Co)_(8-x)(pphMe_2)_x(x=1,2),用~1HNMR测得     

基于三苯胺类多羧酸配体构筑的3例金属有机框架材料

三苯胺类多羧酸有机配体因在光电功能材料领域表现优异而受到学者广泛地关注.本文选择一个具有纳米尺寸臂长的配体三(4′-羧基联苯基)胺(H_3TPA),在不同的反应条件下,分别与MnCl_2·4H_2O,Cu(NO_3)_2·6H_2O和Co(NO_3)_2·6H_2O反应,合成了3例结构新颖的金属有机框架(MOF)材料,[Mn(HTPA)(DMA)]_n·x G(FIR-31,DMA=N,N-二甲基乙酰胺,G=客体分子),[(Me_2NH_2)(Cu(TPA)]_n·x G(FIR-32),[(Co_3(TPA)_2(TMEA)_2]_n·x G(FIR-33,TMEA=N,N,N′-三甲基乙二胺).X射线单晶衍射结果表明,FIR-31是由双核[Mn_2(COO)_4]次级构筑单元(SBU)通过未完全脱质子的HTPA2-配体桥联形成的二维(4,4)-sql层状结构;FIR-32则是一个具有(3,6)-kgd拓扑网络的阴离子型二维层,其SBU为双核的[Cu_2(COO)_6];而FIR-33是由三核[Co_3(COO)_6]SBU构筑的具有(3,6)-kgd拓扑类型的二维层结构.     

16-电子体系金属铑环化合物CptRh(E2C2B10H10)的合成和加成反应

1, 2-二锂碳硼烷(Li2C2B10H10)与元素硫(硒)反应, 形成硫(硒)插入产物Li2E2C2B10H10(E = S, Se). 它们可以作为四电子的双齿配体与双核半夹心结构铑的化合物[Cpt RhCl((-Cl)]2(1)(Cpt = tBu2C5H3)反应, 形成单核16-电子体系含有类芳香性金属铑环的化合物CptRh(E2C2B10H10) [E = S(2a), Se(2b)]. 16-电子体系化合物2a和2b可以与2-电子的配体(tBuNC, CO)进行反应, 形成18-电子体系的加成产物Cpt(L)- (E2C2B10H10) [L = tBuNC, E = S(3a), Se(3b); L = CO, E = S(4a), Se(4b)]. 化合物都进行了红外光谱、1H-, 11B-NMR, EI-MS和元素分析的表征, 其中对2a和3a进行了X射线单晶结构分析.     

具有新颖金属咪唑构筑单元的金属有机框架材料合成与性能

利用咪唑衍生物2-(1-羟基-乙基)-3氢-苯并咪唑-5-羧酸(Hebimc)和金属锌盐反应得到一种新颖的次级构筑单元Zn_2(ebimc)_2.在此基础上,通过加入辅助配体和条件优化,成功合成了4例结构新颖的金属有机框架(MOFs)材料,其分子式分别为:Zn_2(Hebimc)4(1),Zn_2(Hebimc)2(BDC)?x G(2,BDC=对苯二甲酸,G=客体分子),Zn_2(Hebimc)_2(NDC)?xG(3,NDC=2,6-萘二酸),Zn_8(ebimc)_6(DOBDC)(OH)_2(H_2O)_2?x G(4,DOBDC=2,5-二羟基对苯二甲酸).其中,化合物1由Zn2(Hebimc)2单元自身首尾相连形成一维链结构;在化合物2和3中,通过加入辅助羧酸配体BDC或NDC,Zn_2(Hebimc)_2单元被辅助配体连接形成二维层状结构;在化合物4中,有机碱的加入使得Hebimc配体上的羧基和咪唑基同时脱去质子,表现出高的配位能力,Zn_2(Hebimc)_2单元和单核Zn相互连接形成层状结构,再通过DOBDC配体链接形成柱层式的三维框架.有意思的是,利用化合物4中的羟基官能团-OH和孔道限域效应,可以还原Ag~+离子形成均匀分散的纳米粒子,得到的复合材料Ag~@4对结晶紫水溶液有较好的光催化降解效果.本文对于金属有机框架材料的结构调控提供了新思路.     

银/二氧化硅介孔复合体的半导体光学特性

将纳米尺度的粒子(半导体、化合物或金属)放入介孔固体的孔内形成所谓的介孔复合体,这种新型材料由于其许多独特的性能,在近几年受到较为广泛的注意.然而,金属/介孔固体复合体的半导体光学特性却尚未见报道.我们近来在研究银/二氧化硅介孔复合体的物理性质时,发现了这种材料具有直接带隙半导体的光学特性,并且其吸收边位置可由银的复合量在近紫外至整个可见光范围内控制.以正硅酸乙酯、乙醇、水为原料(摩尔比:1:4:15),采用溶胶凝胶工艺,用硝酸催化,制备出二氧化硅凝胶,经清洗、干燥,最后在600℃退火2ｈ,得到片状的整体介孔二氧化硅固体,孔隙…     

Bi-系超导材料在210K附近的结构相变

最近,我们利用超声及其它手段对Bi-Sr-Ca-Cu-O体系(包括掺铅和未掺铅的80K相、110K相的四种系列的样品)做了较系统的研究。首次发现,在210K附近Bi系超导材料存在可能的结构相变。 实验用的样品为单相 Bi_2Sr_2Ca_1Cu_2O_(8+x)、(Bi_(0.85)Pb_(0.15))_2 Sr_2Ca_1Cu_2O_(8+x)、Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O_(10+x)、(Bi_(0.85)Pb_(0.15))_2Sr_2Ca_2Cu_3O_(10+x)多晶材料.其中含铅样品为本实验室所制备,方法是用分析纯     

不含稀土元素的超导陶瓷体

尽管目前高温超导研究队伍状大,但还不能重复测量一年前YBa_2Cu_3O_(7-X)(YBCO)的记录93K以上转变温度的超导电性.这种情况现在已经发生变化.在本杂志55页Sheng和Hermann报道了Tl—Ba—Cu—O在85K以下具有超导性,随后的结果又表明钙部分取代钡使转变温度增加到大约115K。Maeda等人     

CCI_4 Ba(~1S),Ba(~3D)分子束反应的激光诱导荧光与化学发光研究

用分子束实验装置,对CCl_4 Ba(~1S)(或Ba(~3D))反应进行了激光诱导荧光与化学发光的研究。在Ba(~1S) CCl_4→BaCl CCl_3反应中,测得了BaCl(C~2Π—X~2∑~ )跃迁△V=—1带系的激光激发谱,求出了BaCl基态的振动态分布,发现振动布居非常窄,并强烈反转,最大布居的振动能级约为v″=44。用在Ba原子束中放电的方法,激发部分Ba原子至亚稳态~3D态(大约占总束强的10％),并在收集光路上加干涉滤光片消除背景光干扰,测得了包含有Ba(~3D)原子反应的激光激发谱,发现激光诱     

Li2BaSiSe4:一种具有显著二次倍频效应的新型复合金属硒化物

红外激光变频技术急需新型的具有优良性能的非线性光学晶体,但获得能够实现大倍频和高激光损伤阈值平衡的新型红外非线性光学晶体依然是巨大的挑战,进一步的工作仍是科研工作者的研究热点.本文通过高温溶液法将高正电性的碱金属锂,碱土金属钡以及无机半导体硅与硒熔合高温反应得到了一种新型红外非线性光学晶体Li_2Ba Si Se_4,并获得了其光学性质的实验数据.经过漫反射数据转化得到的光学带隙实验值为2.47e V,2.09μm光源下的倍频效应与商业化使用的AgGaS_2相当,约为KH2PO4(KDP)的30倍.第一性原理计算还分析了它的能带结构、态密度分布等.     

核壳结构α-Fe2O3@Zn2SnO4的水热法制备及光电性能

α-Fe₂O₃ (带隙2.2 eV) 和Zn₂SnO₄ (带隙3.6 eV)两者都是廉价的光电材料, 然而前者光生载流子复合效率较高, 后者只有在紫外光区有光电响应. 本文采用水热法制备了核壳结构的α-Fe₂O₃@Zn₂SnO₄复合材料, 利用X射线衍射(XRD)、场发射电子扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)及表面光电压谱(SPS)等分析手段进行材料结构、形貌和性能表征. 结果表明, 该核壳结构复合材料的光电响应比单一组分光电响应的强度和范围都有明显的改善. 该复合材料光电响应的改善, 与水热法制备的α-Fe₂O₃@Zn₂SnO₄核壳结构有关. α-Fe₂O₃与Zn₂SnO₄复合后Fe_2p的结合能变化明显, 这可能有利于光生载流子分离.     

1.0eV GaAs基InAs量子点太阳能电池

三结InGaP/GaAs/Ge太阳能电池理论设计中加入带隙为1.0 eV的材料代替带隙为1.4 eV的GaAs中间电池有助于解决多结串联电池的电流阻塞效应实现电流匹配,然而带隙为1.0 eV的InGaAs和GaInNAs外延困难.我们利用分子束外延方法外延得到In0.15Ga0.85As量子阱,InAsdots-in-well量子点以调整太阳能电池带隙.X射线衍射谱中观察到了量子阱的多级卫星衍射峰,量子阱界面陡峭.扫描透射图显示量子点呈金字塔状,量子点的高度约为12 nm,底边长约为27 nm.由原子力显微镜图可知,量子点密度约为2×10~(10) cm~(-2).低温光致发光谱显示量子点在As4束流下呈双模分布.光电流响应谱显示InAsdots-in-well量子点太阳能电池吸收波长可以达到1300 nm,相应于带隙约为1.0 eV.器件J-V特性显示短路电流相比于GaA s标准p-i-n电池增加了37.8%.这表明该InAsdots-in-well量子点太阳能电池有望改善多结太阳能电池的设计中的电流阻塞效应,实现电流匹配,在多结太阳能电池的设计中具有广阔的应用前景.     

玻璃球上的魔法:二维原子晶体的可控带隙生长

<正>对于半导体材料,带隙是一个非常重要的性质标签^[1]其表示半导体中电子被激发到能参与导电的状态所需要的最小能量,决定了材料的众多基本物理特性,如光子的吸收激发和电子传输等,带隙的精确调控有利于获取具有特定性质的订制材料.目前报道的二维原子晶体带隙调控方法主要分为化学调控及物理调控两大类,其中化学调控