自加热效应下AlGaInN电子阻挡层对LED性能的影响

在自加热效应下,对有、无AlGaInN电子阻挡层的两种发光二极管芯片进行了数值研究系统分析了芯片能带结构,载流子输运与分布特性,内部焦耳热和复合热特性,内量子效率衰落的物理机制,并讨论了不同俄偈复合系数在自加热效应下对效率衰落效应的影响.模拟结果表明:当在p-GaN层与活性层间插入AlGaInN电子阻挡层后,效率衰落效应得到显著改善,芯片结温明显升高.俄偈复合热不是内热源的主要贡献,可忽略不计.效率衰落效应受芯片结温影响不大,电子漏电流与俄偈复合是效率衰落的主要原因.     

非等温模型下多量子势垒结构对LED性能的影响

引入了多量子势垒结构作为发光二极管的电子阻挡层来提高其性能.在非等温多物理场耦合模型下,对芯片的内量子效率、发热特性、光谱特性、以及光电转换效率做了系统分析.结果表明:发光二极管的内量子效率及光电转换效率得到显著改善,光谱强度明显升高,且多量子势垒结构的引入保证了芯片的热稳定性和发光稳定性.原因主要是由于多量子势垒结构的引入改善了电子阻挡层的能带结构,减少了漏电流,显著增强了活性区中载流子浓度.     

磁约束等离子体中的射频波电流驱动和流驱动

射频波可以进入聚变等离子体,通过无碰撞机制将能量和动量沉积于其中,在加热等离子体的同时,还可以驱动等离子体电流和等离子体流.等离子体电流的非感应维持是托卡马克类型聚变装置稳态运行的关键,而电流剖面的控制及等离子体流的存在对于抑制磁流体不稳定性、建立和维持高性能的约束模式至关重要,因此射频波电流驱动和流驱动在磁约束聚变等离子体物理研究中有重要意义.本文从等离子体中波与粒子相互作用的基本物理出发,对磁约束等离子体中射频波电流驱动和流驱动的研究现状、面临的挑战、以及可能的研究趋势进行了简要评述.几个关键问题被特别指出,包括:共振吸收机制与高密度下射频波电流驱动效率衰减的内在联系;非共振驱动机制的可行性探讨;从动量获取和动量弛豫的平衡关系出发探索共振机制下提高驱动效率的可能性;流驱动中射频波的直接驱动和间接驱动效应,尤其是射频波有质动力效应;射频波耦合和传播过程中复杂的非线性过程对电流驱动和流驱动的影响等.     

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.     

微结构金属光栅在LED光提取中的应用

微结构金属光栅可用于增强LED的发光效率,应用不同的金属材料则表现出不同的光谱辐射特性,使得不同金属材料的微结构光栅对同一波长的光提取效率不同.基于时域有限差分(FDTD)法,计算了在LED芯片内应用不同金属材料的微结构光栅时,LED的光提取增强特性.通过分析金属材料的介电特性和产生表面等离子(SPs)效应的品质因子,发现带内跃迁等离子频率越高的金属材料,由于其自由电子数多,越接近于完全导体,因此越适合于相对波长较短的光子提取.同时发现由散射原因引起的光提取效率增强,对于不同金属材料,其增强因子随波长的变化而变化,并且变化趋势是一致的.而对于由SPs效应引起的增强因子变化,无论是峰值的位置还是大小,都随着材料的不同而发生显著变化.     

成功离不开感恩和大气——访启明星（跟踪）计划入选者、上海大学张建华教授

在今年启明星名单上搜索,一个名为"大功率LED封装散热关键技术研发"的启明星跟踪项目引起我的注意.大功率LED是半导体照明的核心元件,我知道半导体照明是近年来备受业界重视、也逐步为市场接受的新型照明光源,它在节能、环保、色彩、亮度等方面的优点使它在能源短缺的今天备受青睐.在我的感觉中这样的与工业应用有关的项目的主事者无疑应是男性,但没想到接我电话的是一个女子,当时我确实是愣了一下.     

激子态和电荷转移态共存的聚合物发光器件中单重态与三重态之间的自旋混合过程

在poly[{9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorenylene)-alto-co-(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene}](PFOPV)发光材料中同时存在激子态和电荷转移态的辐射退激过程.本文制备了基于PFOPV的发光器件,并以发光和电流的磁场效应为手段研究了这2种发光过程的微观差异.实验发现,在室温下,载流子注入平衡器件的磁电致发光表现为负效应,而非平衡器件的磁电致发光表现正效应;低温下,平衡器件的磁电致发光会随着注入电流的增加出现由负到正的转变,但磁电导却始终呈现为负值.磁效应与载流子注入情况、温度和注入电流的这些依赖关系可归结为两发光过程在器件中相互竞争的结果.分析表明两过程磁效应的差异是由超精细相互作用诱导的系间窜越和反系间窜越作用共同引起的.本研究工作证明了电荷转移态对提高荧光有机发光器件的发光效率具有重要的参考价值.     

固体绝缘介质中的空间电荷效应及应用

本文从测量、危害、抑制方法、应用、仿真等研究角度出发,概括介绍了固体绝缘介质中空间电荷研究的发展历史及进展.目前广泛使用的测量空间电荷分布的技术大体上分为声学效应方法和热学效应方法,这两类方法的空间分辨率和应用范围均有所差异.对于空间电荷能量陷阱的分布测量,目前还缺乏切实可靠的方法与技术,常用的热刺激放电电流法和光刺激放电电流法的结果无法进行对比.近年来出现了压激电流法的研究,但这一方法仍在试验中.针对空间电荷引起的电场畸变和放电破坏等危害,已出现了诸如绝缘介质表面改性、原料添加剂改性等多种有效的方法.电介质中空间电荷的存在有弊也有利.空间电荷效应最主要的应用是驻极体材料的应用,关于驻极体的制备方法、电荷特性以及应用均有大量的研究.对空间电荷的仿真研究可分为空间电荷行为的物理模型研究和实验测量数据的处理,其发展相对其他研究领域较为落后.     

基于PCDTBT:PC71BM的半透明高效聚合物太阳能电池

通过在聚合物电池内部加入Ag半透明增反膜,构建光学谐振腔,实现了光线在Ag薄层和金属电极之间的多次反射.这样可增加活性层对光的吸收,提高量子效率,进而大幅度提高短路电流,优化电池性能.实验中使用具有较低能带结构和宽吸收光谱的新型聚合物PCDTBT作为电子给体材料和PC71BM作为电子受体材料,通过控制薄膜生长过程和优化膜层厚度使转化效率达到5.08%.在此基础上,加入Ag作为半透明增反层,促使光线在Ag薄层和金属电极之间往复反射传输,大幅提高量子效率和短路电流.通过改变Ag薄层的厚度获得最大的短路电流密度和光电转换效率,实验得出当Ag厚度为8nm时,短路电流达到最大15.0mA/cm2,光电转换效率达到6.03%,从而达到了半透明增反层大幅提高电池性能的目的.     

大豆磷效率应用核心种质的根构型性状评价

应用GIS方法构建了大豆磷效率的应用核心种质, 并对大豆种质的重要根系性状根构型进行了系统的评价和对比分析, 结果揭示了大豆根构型与磷效率的关系及其可能的进化规律. 研究发现: (ⅰ) 大豆根构型与磷效率密切相关. 浅根型大豆根系具有合理的三维空间分布, 有利于大豆对耕层土壤磷的吸收, 从而显著提高了大豆的磷效率和产量; (ⅱ) 大豆地上部株型、根构型和磷效率具有协同进化的趋势, 直立型的栽培大豆一般具有浅根根构型和较高的磷效率, 蔓生型的野生大豆一般具有深根根构型和较低的磷效率, 半野生型大豆的根构型和磷效率介于两者之间; (ⅲ) 磷有效性对根构型具有调节作用, 在土壤表层施磷条件下, 大豆根系普遍变浅, 说明根构型和磷效率的协同进化可能是由于长期耕作施肥的结果. 上述研究结果可为改良大豆根系性状、提高大豆磷效率提供重要理论依据.     

科学中的交流与合作

<正>在崇尚独创性与优先权的科学传统中,竞争看起来似乎更能激发科学家的积极性,有研究者就认为科学中心的发展与衰落始终和科学社会系统中的竞争程度紧密相连。然而,在当今科学体系日益复杂的大科学时代,交流与合作也同样是科学发展的应有     

2014年诺贝尔物理学奖,一石激起千层浪

<正>瑞典皇家科学院2014年10月7日宣布2014年诺贝尔物理学奖授予日本的赤崎勇(Isamu Akasaki)、天野浩(Hiroshi Amano)和美籍日裔的中村修二(Shuji Nakamura),以表彰他们发明蓝色发光二极管(light emitting diodes,LED).一石激起千层浪,这一奖项的公布引起国际社会极大关注,特别是对于正在发展中的半导体照明行业,引起了业内人士的极大反响.蓝光LED是半导体照明的核心元器件,目前所有的白光LED都是由蓝光LED芯片加上下转换的荧光粉制成的.由于半导体照明在中国的广泛推广     

约瑟夫森双晶结混频器变频效率测量分析

开展了基于高温超导双晶结混频器变频效率的研究. 采用离子刻蚀法进行刻蚀, 制备出集成天线的结, 进行了3 mm谐波混频的实验, 测量分析了高温超导混频器的变频效率与本振信号功率、微波信号功率、谐波次数、偏置电流等参数之间的关系. 为进一步提高高温超导混频器的变频效率提供了依据, 同时为混频器最佳工作点的选取打下了基础.     

硅基-钙钛矿叠层太阳能电池的光管理策略

硅基-钙钛矿叠层太阳能电池的研究进展迅速,两端叠层器件的最高效率在短短几年内就达到了29.8%,有效解决了硅太阳能电池效率受限于肖克利-奎伊瑟(Shockley-Queisser)极限而难以大幅度提升的问题.两端硅基-钙钛矿叠层器件的主要结构是由宽带隙的钙钛矿顶电池和窄带隙的硅基底电池组成,其中顶电池吸收高能光子,底电池吸收低能光子,达到扩大光吸收范围的作用.然而,由于硅基-钙钛矿叠层器件功能层多且器件结构较为复杂,光吸收过程中会产生多种吸光损失,光吸收的分配不合理也会导致无法充分利用入射的光子以达到最佳的器件效率.可靠的光管理策略是改善上述问题的有效方法,一方面通过钙钛矿的带隙调控等方式,对顶电池和底电池进行合理的光吸收分配,可以有效促进子电池间的电流匹配.另一方面,通过选择合适的功能层、构建陷光结构等方法有效减少寄生吸收、反射以及透射损失,提高入射光利用率,最终提高整体叠层器件的效率.本文首先介绍了光吸收损失的主要形式,然后从钙钛矿顶电池和硅基底电池两方面的光管理策略入手,总结分析目前领域内关于提高光吸收范围、优化光吸收分配、抑制光吸收损失等方面的研究工作进展,最后对目前仍然存在的...     

金刚石膜压阻效应的研究

用化学气相方法合成的金刚石薄膜也具有天然金刚石的各种优异特性.它作为一种宽带隙半导体材料可制备出高温、高速、大功率和抗辐射的电子器件.最近研究还发现,P型金刚石膜有十分显著的压阻效应.特别是随着温度的升高这种效应会增强.Aslam等人首次研究了P型多晶和同质外延金刚石膜的压阻效应.他们的研究结果表明,P型同质外延金刚石膜室温下500×10~(-6)应变时压阻因子(应变计灵敏度)至少是500,超过了单晶硅(120)和多晶硅     

甲醇在CoPc-Pt/C复合催化剂上的电氧化行为

运用电化学方法研究了甲醇在以浸渍法制备的CoPc-Pt/C复合催化剂上的电氧化行为. 循环伏安(CV)和计时电流(CA)测试结果显示, CoPc-Pt/C显示出良好的催化甲醇电氧化活性, 具有较高的正扫峰电流密度, j_f /j_b比值(正扫峰电流密度/回扫峰电流密度), 及高的暂态电流、稳态电流. 这是由于CoPc-Pt/C复合催化剂具有抗中间产物中毒的性能, 能有效减弱催化剂的自毒化效应; 甲醇在CoPc-Pt/C复合催化剂上电氧化的表观活化能是18 kJ·mol^-1, 远低于Pt及PtRu催化剂, CoPc-Pt/C具有优秀的本征催化活性.     

聚集态分子内运动触发的生物光热诊疗

运动是物质的基本属性之一.关于分子运动的研究由来已久,然而它们大多数只能在分子的孤立态、气相或溶液态下开展.分子在聚集态下的运动往往由于分子间的位阻效应很难实现.本文介绍了通过调控分子内运动方式(包括分子内基团转动、扭曲分子内电荷转移和分子内键伸缩振动)和分子聚集态行为等可有效实现分子在聚集态下的运动,为分子聚集态科学的发展打开了一扇新的窗户.与此同时,这种强劲的聚集态分子内运动可实现有效的光热转化,在光声成像、热红外成像和光热治疗等生物纳米应用方面有显著的发展优势.     

内置超分子复合物降低铅毒性提升钙钛矿太阳电池环境安全性与稳定性

<正>钙钛矿太阳电池近年来得到了快速发展,认证效率达到26.1%(https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html),表现出了潜在的产业化应用前景.然而,目前高性能的钙钛矿太阳电池主要基于含铅的光活性层,在水中具有较高溶解性,其环境毒性受到广泛关注,是限制其推广应用的主要障碍.如何抑制铅的泄露,降低钙钛矿光活性层对环境的影响,     

关于提高中职学生英语早读课效率的行动研究

利用好英语早读课对学生学好英语能起到事半功倍的作用,然而,目前中职学校学生英语早读课效率普遍低下,文章通过行动研究的方法针对为如何提高中职学校学生早读课效率,进行了解决问题的背景归因、行动计划、实施措施及效果的分析和反思.     

城市水文学研究综述

城市水文学是水文学的一个重要分支,20世纪80年代正式独立成为一门学科.城市水文学发展早期重点关注城市供排水工程设计等水文计算问题.随着全球城市化进程的推进,城市水文过程演化及其伴生效应日益凸显,城市水循环机理发生了深刻变化.城市"雨岛效应"、"干/湿岛效应"等现象日益明显,城市暴雨内涝、水污染等事件频繁发生,这些新问题使城市水文学研究出现了新任务和新领域.目前城市水文学基础研究大体可分为两大主要方向:城市化的水文过程及其伴生效应识别与描述;城市水文过程机理解析与模拟计算.城市化的水文效应方面的研究较多,对"雨岛效应"产生机理的认识也较统一,但对城市"干/湿岛效应"的研究结论在不同地区并不一致.城市化伴生效应方面,近些年对水环境以及水生态效应的研究得到了重视和加强,建立了城市水质模型和生态承载力理论等.城市水文过程机理解析与模拟方面,"自然侧"的降水-产汇流研究比较系统,已建立了包括城市屋面、硬化地面、城市绿地等复杂城市下垫面的降水-蒸发-径流定量模拟模型;"社会侧"对城市用水规律和需求预测研究比较充分,然而对城市人工取用水的耗水机理研究较少.总的来看,城市水文学未来的发展需从城市耗用水机理、城市水文极端事件模拟与综合应对,以及城市群叠加水文效应的定量评估和预测等方面寻求突破.