Bi2Te3/Si异质结中的侧向光伏效应

碲化铋(Bi₂Te₃)是一种典型的拓扑绝缘体材料,在热电、光电和自旋电子学领域具有广阔应用前景.本文采用脉冲激光沉积技术在Si衬底上制备了不同厚度的Bi₂Te₃薄膜,详细研究了Bi₂Te₃/Si异质结中的侧向光伏响应特性.结果表明,该异质结的侧向光伏响应强烈依赖于Bi₂Te₃层厚度,随厚度增加呈现先快速增加至一极值,然后逐渐减小的变化趋势.用不同波长和功率的激光照射测量时发现,该异质结具有405~808 nm的较宽响应波段,且位置灵敏度随激光功率增加而增大并最终趋于饱和,其中671 nm的侧向光伏响应性能最好,最高位置灵敏度达到3.4×10^-2 V/mm.以上结果为研发基于Bi₂Te₃的高灵敏、宽波段光位敏探测器提供了重要参考.     

硅基纳米金属光刻蚀结构的侧向光伏效应

研究目的是探索半导体异质结构下的新型光电效应,为位置灵敏传感器的设计提供新思路.利用磁控溅射镀膜技术在P型硅基衬底上生长N型Cr金属薄膜,从而得到Cr/SiO/Si的硅基纳米金属异质结构.使用纳米光刻蚀技术在金属层上按照设计的条纹图形进行光刻蚀加工,得到硅基纳米金属光刻蚀结构.在对结构进行I-V特性测量的过程中发现侧向光伏效应.使用635nm,功率5mW激光器时,其侧向光伏效应的最大灵敏度为4.844mV·mm-1,并且线性度较好.     

ZnO不同微结构/ZnFe_2O_4复合薄膜光生电荷热动力学与光电性质研究

采用不同方法分别制备出ZnO纳米颗粒、纳米线、纳米棒、纳米管4种微结构,以ZnFe2O4为无机染料敏化剂在ITO透明导电玻璃上制备成ZnO不同微结构/ZnFe2O4异质结.XRD检测结果表明,所有复合结构中两种组分都达到了良好的结晶状态;而且,各复合薄膜体系都呈现出了异质结复合结构的光吸收特性,但光吸收性质差异不明显.稳态表面光电压谱测试结果表明,各异质结构都呈现出优于单一组分的光伏响应特性;而且,4种异质结构光伏性质呈现出:ZnO纳米管/ZnFe2O4ZnO纳米棒/ZnFe2O4ZnO纳米线/ZnFe2O4ZnO纳米颗粒/ZnFe2O4的特点.在较弱正外电场诱导下,复合薄膜仍然保持稳态下的光伏响应特性;随着外电场逐步提高,ZnO纳米颗粒/ZnFe2O4光伏性质增加非常明显,在+2V电压诱导下,ZnO纳米颗粒/ZnFe2O4已接近ZnO纳米管/ZnFe2O4的光伏响应强度,并明显高于另外两种异质结构的光伏性质.从光阳极微结构、自由电荷扩散长度、空间电荷区厚度、载流子参数、内建电场和能级匹配几个方面,详细讨论了ZnO/ZnFe2O4异质结中光生电荷分离的影响因素以及光生电荷传输机制.     

La0.67 Sr0.33 MnO3/GaN异质结的光电效应研究

利用脉冲激光沉积技术制备了p-n型的La0.67Sr0.33MnO3/GaN异质结.在室温下测量了La0.67Sr0.33MnO3/GaN异质结的电流-电压特性曲线,结果表明该异质结具有较好的整流效应.对该异质结的光电效应进行了测量,发现该异质结还具有明显的光电效应:当用光功率为6mW、波长520nm的光照射该异质结时该异质结的光电压可达33μV.还发现异质结的光电压与入射光的功率及光子能量有依赖关系:入射光功率或光子能量越大,光电压越高.根据La0.67Sr0.33MnO3/GaN的能带结构对实验结果作了解释.结果表明La0.67Sr0.33MnO3/GaN异质结可用作光电器件.     

ZnO/SnS复合薄膜的制备及其光伏性能

利用n型氧化锌和p型硫化亚锡制备ITO/ZnO/SnS/Al结构的pn结太阳能电池.首先采用射频磁控溅射法在ITO衬底上制备ZnO薄膜,再用真空蒸发镀膜法沉积SnS薄膜以形成异质结,并利用X射线衍射(X-raydiffraction,XRD)光谱、透射光谱和I-V曲线来表征薄膜和器件的性能.讨论在不同溅射功率和工作气压下制备的ZnO薄膜对光吸收情况和所形成异质结器件的影响,测量不同沉积时间制备的ZnO薄膜相应的器件的开路电压、短路电流密度和填充因子.结果表明,当工作气压和溅射功率分别为0.2 Pa和150 W,沉积时间为40 min时得到的ZnO薄膜能获得较好的异质结且器件的性能达到最优化.该最优器件的短路电流密度JSC为1.38 mA.cm-2,开路电压V为0.42 V,填充因子F为0.40.     

In1-x GaxN/Si异质结太阳能电池的光伏特性研究

通过器件模拟对n—In1-xGaxN/p—Si异质结的光伏特性进行了研究,并与c—Si同质结薄膜电池的性能作了比较。在AM1.5的光照条件下,n—IGN/p—Si异质结在最佳的电池设计、最佳的材料和最佳的操作参数条件下获得的电池效率达到了27%。电池效率受到薄膜质量的强烈影响,从电子亲和势、多数载流子的迁移率、少数载流子的寿命、薄膜厚度以及掺杂水平的变化可以得到说明。     

α-Fe_2O_3/ZnFe_2O_4复合薄膜光生电荷分离与光电性质研究

采用溶胶-凝胶法分别制备出α-Fe_2O_3和Zn Fe2O_4两种胶体,在ITO透明导电玻璃上制备成不同厚度配比的α-Fe_2O_3/ZnFe_2O_4异质结.XRD检测结果表明,复合薄膜两种组分都达到了良好的结晶状态;而且,各复合薄膜体系都呈现出了异质结复合结构的光吸收特性,但光吸收性质差异不明显.稳态表面光电压谱测试结果表明,两组分的厚度分别在1.3μm(α-Fe_2O_3)和1.8μm(ZnFe_2O_4)时达到最佳光伏响应强度.在正的外电场诱导下,组分厚度分别为1.3μm(α-Fe_2O_3)和1.8μm(Zn Fe_2O_4)的复合薄膜具有更为优越的光伏响应特性.     

C_（60）－GaAs修饰电极光伏效应研究

在光电化学电池中测定Ｃ＿（６０）球烯在Ｃ＿（６０）－ＧａＡｓ电极上所形成异质结的光伏效应．并研究不同介质电对和Ｃ＿（６０）薄膜厚度对光伏效应的影响．结果表明１）是较佳的介质电时２）（Ｃ＿（６０）薄膜厚度约为１μｍ时光伏效应较大；３）Ｃ＿（６０）在Ｃ＿（６０）－ＧａＡｓ电极上的光伏效应是显著的。     

保护层Ag对Ag/TbFeCo光学性质的影响

磁光记录介质非晶稀土-过渡金属合金TbFeCo薄膜覆盖Ag保护层可减小稀土元素的氧化且能增强其磁光克尔效应。利用直流磁控溅射法制备出Ag/TbFeCo／Si(100)磁光薄膜,利用可变入射角椭圆偏振光谱仪测量了其可见光区的光学常数,给出薄膜介电函数实部和虚部随入射光子能量的变化规律,同时把Ag／Si、Ag／TbFeCo／Si和TbFeCo／Si的光谱进行了比较。实验结果与经典的Drude模型相一致,而且Ag／TbFeCo／Si的光谱更接近Ag。不同厚度Ag/TbFeCo／Si薄膜其光学参数变化趋势相同,且随Ag厚度的增加变化幅度减小。     

TiO2/Si与TiO2-SnO2/Si的制备及表面光伏特性

用溶胶 -凝胶法在 p型单晶硅的表面镀上一层TiO2 或TiO2 -SnO2 纳米结构薄膜 ,并用表面光电压谱 (SPS)研究了TiO2 /Si和TiO2 -SnO2 /Si的表面光伏特性 .结果表明 ,在单晶硅表面镀一层TiO2 或TiO2 -SnO2 薄膜后所得的复合纳米材料的光伏效应比单晶硅提高了 1个数量级 ,且在 4 0 0～ 70 0℃热处理温度范围内TiO2 /Si和TiO2 -SnO2 /Si的光伏效应均随着温度的升高而增强 ,同一温度下TiO2 -SnO2 /Si的光伏效应比TiO2 /Si强     

电场调制下聚合物光波导的放大自发辐射

报道了电场调制下的MEH-PPV光波导放大的自发辐射。我们设计制备结构为ITO／SiO2/MEH-PPV／SiO2／A1多层光波导。在脉冲激光激发下,MEH-PPV薄膜产生窄光谱的放大自发辐射。在器件的ITO和A1两极间加上同步电脉冲,随着脉冲电压的增加,电场诱导的激子离化增强,导致放大的自发辐射强度大幅度降低。这种机制可以用于增益可调聚合物光波导放大器和光开关。     

红外光激励的CNF复合微悬臂梁稳态响应特性

研究了红外光源激励下,以碳纳米管薄膜为吸光层的复合结构微悬臂梁的光热响应特性.建立了温度分布理论模型和光热挠曲理论模型,进而得到其一维温度分布与激光照射位置的关系.由光热挠曲模型,对碳纳米管薄膜的厚度进行了优化设计,最后计算得到微悬臂梁的挠曲量随激光功率线性增加,结果表明以碳纳米管薄膜作为吸光层的复合结构微悬臂梁使光热探测灵敏度提高了1.2倍.研究结果表明,该类碳纳米管薄膜为吸光层的复合结构微悬臂梁作为高灵敏度光热传感器的可能性.     

光动力疗法中不同激光条件癌肿杀伤效果的比较

本文报告应用两种不同波长激光为PDT(光动疗法)的激光源,对小鼠移植肿瘤进行杀伤实验。结果表明:在相同光剂量下,HPD—氩离子泵浦的染料激光(波长6300A)对肿瘤杀伤的效果强于HPD—氩离子激光(波长5145A)(P<0.01);同一波长激光在光剂量相同时,采用不同的瞬间功率,对肿瘤杀伤的效果相同(P>0.20)。     

非晶硅氢薄膜材料光稳定性的研究

研究a Si:H薄膜样品在长时间强光照后会引起光、暗电导率的降低 (S W效应 )及薄膜的光转换效率 实验表明 ,随着光照时间增加 ,薄膜的光接受灵敏度下降 ,光电转换效率也相应降低 ,就此提出了S W效应发生的微观模型     

基于杂原子三角烯和咔唑星形树枝状化合物的光限幅和光伏特性研究

采用z-扫描测试技术研究两代树枝状化合物(G1和G2)的光限幅特性.结果表明,G1的光限幅效应比G2好,是一种有应用前景的光限幅材料.用真空沉积和溶液旋转涂膜的方法,制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/G1/PCBM/LiF/Al和ITO/PEDOT:PSS/G2:PCBM(1%)/LiF/Al的有机异质结光伏器件.在100 mW/cm2光强照射下,G1和G2具有相近的光伏性质,相应的能量转化效率为0.012%.     

BiFeO_3-BaTiO_3颗粒膜的光电特性

利用磁控溅射方法在单晶n型Si(100)片上生长了BiFeO_3-BaTiO_3颗粒薄膜,研究了BiFeO_3-BaTiO_3颗粒膜在不同退火温度下的光电特性.实验结果表明,随着退火温度的升高,样品的光伏效应和光电导效应逐渐变大,这应该来源于BiFeO_3与BaTiO_3晶粒尺寸随退火温度增加而增加的特性.在400℃, 500℃和600℃退火的样品的光伏电压分别为90, 240和250 mV,其光电流与暗电流比率分别为28, 50和126.所有样品均具有良好的铁电性,在光照(光强20 mW/cm~2的白炽灯)条件下, 600℃退火样品的铁电电滞回线相比无光照时发生了明显的变化,样品的饱和电极化强度增大了2.3倍. BiFeO_3-BaTiO_3颗粒膜材料除了有显著的光伏效应和光电导效应外,光对它的铁电特性也有显著的调控作用.这可能对该材料在光电性能领域的应用有一定的促进作用.     

利用不同沉积温度和衬底控制压电/压磁异质结的磁电耦合系数

以生长在不同电极衬底:MgO,c-sapphire,a-sapphire,Si上的钙钛矿PbTiO3(PTO)/Terfenol-D压电/压磁异质结为例,利用唯象热力学理论研究了热应力对压电/压磁异质结磁电耦合效应的影响.计算结果表明,铁电薄膜内的热应力强烈依赖于薄膜沉积温度与衬底、薄膜之间热膨胀系数的差异,而热应力又显著影响磁电耦合性能.对于热膨胀系数大于薄膜材料的衬底,如MgO,铁电薄膜内的热应力为压应力,导致压电/压磁异质结的磁电电压系数增强;对于热膨胀系数小于薄膜材料衬底,如c-sapphire,a-sapphire,Si,铁电薄膜内热应力为拉应力,导致压电/压磁异质结的磁电电压系数减小.研究提出了通过改变沉积温度以及选择合适衬底来调控压电/压磁异质结磁电耦合效应的新思路,为工程上增强压电/压磁异质结磁电耦合性能提供了新的途径.     

异质结光生电荷分离机制与光电性质研究

将不同质量分数还原氧化石墨烯(RGO)与Cu_4Bi_4S_9(CBS)纳米带复合,制备成不同比例复合体系(CBS-RGO).以ZnO纳米线为电子受主,CBS或CBS-RGO为电子施主,详细研究了ZnO/CBS、ZnO/CBS-RGO两类异质结构及对应体相异质结太阳能电池的光电性质.随着RGO含量逐步增加,CBS-RGO对应稳态光伏性质逐渐增强,当RGO达到1.6%时,CBS-RGO具有最佳光伏响应强度,随后其光伏性质逐渐减弱.此外,ZnO/CBS-RGO呈现出了优于ZnO/CBS的光伏响应特性.在相同正外电场作用下,ZnO/CBS-RGO同样具有明显优于ZnO/CBS的光电性质;逐步提高外电场,ZnO/CBS-RGO光伏响应增加更为显著.基于1.6%RGO,ZnO/CBS、ZnO/CBS-RGO两类体相异质结太阳能电池最高光电转换效率分别为1.5%和3.6%.从异质结厚度、能级匹配、CBS与RGO接触界面、RGO导电网络及其优越的电子传输特性几个方面,分析了体相异质结构中光生电荷分离的机制以及多通道协同传输对光电性质的作用.     

聚噻吩修饰纳米结构TiO2膜电极光电性能研究

用光电流作用谱、光电流-电势图等光电化学方法研究了聚噻吩(PTh)膜和纳米结构TiO2/聚噻吩(ITO/TiO2/PTh)复合膜的光电转换性质。结果表明,PTh膜的禁带宽度为2.02eV,价带位置为-5.86 eV,导带位置为-3.84 eV。在ITO/TiO2/PTh复合膜电极中存在p-n异质结,在一定条件下异质结的存在有利于光生电子-空穴对的分离,PTh修饰ITO/TiO2电极可使光电流产生波长发生明显红移,从而提高了宽禁带半导体的光电转换效率。在实验条件下,单色光的光电转换效率最高可达到13%。     

基于缺陷对光子晶体滤波特性的研究

提出Ag-ITO一维光子晶体结构,研究Ag、ITO薄膜厚度、缺陷层厚度及入射角度等参量变化对光子晶体滤波特性的影响。结果表明缺陷层厚度的改变会影响其光波透射性,同时透射峰的位置会随ITO膜厚度增加呈现出周期性的变化,但不受入射角度的影响。缺陷对一维光子晶体滤波性能的影响规律,可为相关新型光学滤波器件及设计提供理论参考。