气敏材料Zn2 SnO4的制备及其特性测量的实验研究

为解决实验内容方法陈旧,制备气敏元件的性能指标无法满足实际测试要求的问题,对半导体气敏材料的制备及其气敏特性测量进行了实验研究,从而提高元件的性能,并使实验内容满足本科教学更加贴近科学研究前沿的需求。通过采用溶剂热法制备了三元金属氧化物Zn2 SnO4气敏材料并对其性能进行了系统测量,并将该实验内容应用于电子功能材料实验的开放性创新实验中。结果表明,基于Zn2 SnO4材料的气敏元件对HCHO 气体表现出优异的气敏特性。通过该实践过程,使学生掌握一种合成纳米材料的新方法,了解材料表征方法,该项目的实施有利于学生提高科研素质和创新能力的培养。     

CMOS图像传感器LVDS驱动器电路设计

为解决在2． 5 V 供电下的LVDS( Low Voltage Differential Signaling) 驱动器处理1． 2 V 数字信号时,由于传统电平转换电路性能较差,且易产生误码的问题,设计了一款应用于CMOS ( Complementary Metal Oxide Semiconductor) 图像传感器芯片的LVDS 接口电路,该芯片中数字电路采用1． 2 V 供电,LVDS 驱动器使用2． 5 V供电。笔者提出两种电平转换电路方案,用于解决该问题。方案1 将1． 2 V 数字信号进行电平转换,再使用D 触发器对转换后的信号进行采样,从而避免误码的产生; 方案2 使用迟滞比较器作为电平转换电路。设计采用TowerJazz 65 nm CMOS 工艺进行流片验证。经过测试,两种方案均有效地解决了LVDS 驱动器误码的问题。     

室内二氧化碳浓度监测报警器设计

为实时监测室内CO₂浓度变化,以STC89C52单片机为核心,设计了一种基于气体传感器的二氧化碳报警器。硬件系统包括二氧化碳传感器、信号调理电路、模数转换电路、 STC89C52单片机和声光报警单元。软件系统包括数据采集、数据处理、报警逻辑等功能单元。该报警器在室内CO₂体积百分比超过1.5%时可以及时启动声光报警功能,并可实时显示室内CO₂值。     

基于柠檬酸钠掺杂SnO2的钙钛矿太阳能电池

针对商用SnO₂水分散液易发生颗粒团聚的问题和提升SnO₂薄膜电学和表面性能的需求,提出了一种利用小分子螯合剂对SnO₂进行优化的策略。该策略选用低成本的螯合剂柠檬酸钠(SC:Sodium Citrate)对SnO₂传输层进行掺杂,制备的器件结构为ITO/SnO₂+SC/FA_1-xMA_xPbI₃/Spiro-OMeTAD/Au的PSCs。在引入浓度经过优化的SC后,PSCs的开路电压和填充因子最高可达1.135 V和78.23%,能量转换效率为21.53%,与未引入SC的器件相比获得了明显提升。对薄膜和器件进行表征后发现,SC的掺杂可提升SnO₂薄膜的电学和表面性能,进而改善了钙钛矿的结晶。对集成的器件进行表征发现缺陷密度降低,载流子复合引起的电压和填充因子损失减少,电荷传输的效率得到明显改善。     

四探针法测试半导体掺杂浓度的实验研究

为了解决半导体掺杂浓度的测试问题,需要采用简单易行的方法对半导体进行测试。在微电子技术领域,四探针技术一直是测量电阻率的常用方法。结合吉林大学在半导体器件物理与实验精品课程的建设,以训练学生对半导体物理学专业知识的理解和掌握,笔者对四探针法测试半导体掺杂浓度进行了实验研究。通过建立半无限大和无限薄层两个理论模型,对不同厚度半导体材料的电阻率测试方法进行了实验研究,并对原理进行了讨论。为了解决商用测试设备昂贵且无法满足实验教学需求的问题,笔者提出自制实验测试装置,采用钨合金的简易手动探针台,并根据实验需要自行设计了四探针测试架。实践应用表明: 四探针测试系统的建立可以完成测量 半导体掺杂浓度的任务,满足了半导体物理实验的教学需求,取得了较好的教学效果。 关键     

CMOS图像传感器LVDS驱动器电路设计

为解决在2.5 V供电下的LVDS(Low Voltage Differential Signaling)驱动器处理1.2 V数字信号时,由于传统电平转换电路性能较差,且易产生误码的问题,设计了一款应用于CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器芯片的LVDS接口电路,该芯片中数字电路采用1.2 V供电,LVDS驱动器使用2.5 V供电.笔者提出两种电平转换电路方案,用于解决该问题.方案1将1.2 V数字信号进行电平转换,再使用D触发器对转换后的信号进行采样,从而避免误码的产生;方案2使用迟滞比较器作为电平转换电路.设计采用TowerJazz 65 nm CMOS工艺进行流片验证.经过测试,两种方案均有效地解决了LVDS驱动器误码的问题.     

基于复合电子传输层聚合物太阳能电池性能研究

为解决电子和空穴传输不平衡以及载流子复合对有机太阳能电池转换效率的限制问题, 提出采用聚芴材 料 PFO(poly(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl))对有机太阳能电池电子传输层 TiO 2 进行界面修饰以提高电荷传输, 进而提高太阳能电池能量转换效率。 通过表面形貌分析和功函数测量表明, PFO 界面层的引入不仅填补了 TiO 2 界面缺陷, 同时 PFO 可作为有效的电荷传输中心, 通过提高器件电子转移能力, 进而提高有机太阳能电 池器件短路电流和填充因子, 使有机电池能量转换效率从 5. 17%提升到 6. 96%。