局域表面等离激元增强的MoS_(2)光电探测器研究

为了提升2维MoS_(2)光电探测器的响应度、响应速度和响应光谱范围,利用电化学工作站向MoS_(2)块体中插入四庚基阳离子,采用超声辅助剥离工艺获得了高质量的多层MoS_(2)纳米片,并通过旋涂方法制备MoS_(2)光电探测器,在MoS_(2)纳米片上修饰具有双重等离激元共振模式的金纳米棒(Au NRs)来增强入射光与光吸收层的相互作用,提升其光电探测性能与宽光谱响应能力。结果表明,MoS_(2)/Au NRs光电探测器的响应度从2.4×10-3 A/W提高到0.484 A/W,响应时间从50 ms提升到20 ms。上述工作对于简化光电探测器的制备流程,优化新型光电探测器的结构,扩展探测器的可探测光谱范围具有重要意义。

基于改进模块化指数的有源配电网电压分布式控制策略

传统高渗透率光伏配电网分区方法不能充分利用区内资源,经济性低。为此,提出考虑电压灵敏度和区内平均灵敏度的性能指标,采用改进的逐步反向贪婪算法得到最优分区结果;再以分布式光伏有功缩减和网损最小为目标,建立分区分布式电压优化控制模型。该模型为非凸模型,通过增广拉格朗日函数进行适当变换,基于交替方向乘子法进行全局优化控制,并采用CPLEX商业求解器对所建模型进行求解。最后,用改进的IEEE-33节点系统进行算例验证。结果表明:所提出的分区方法充分考虑了区内自治能力,减少了资源的浪费,在提高经济性的同时,也能保证配电网安全稳定运行。

利用1-丙基-3-甲基咪唑氯盐提升钙钛矿性能与稳定性

在钙钛矿活性层中引入离子液体添加剂1-丙基-3-甲基咪唑氯盐(MPICl),并制备高效且稳定的反型钙钛矿太阳能电池(PSCs)。实验结果表明,MPICl咪唑环的N原子上存在的孤对电子和Pb^(2+)形成的配位键有助于协同缺陷钝化,显著抑制非辐射电荷复合。PSCs的光电转换效率(PCE)从16.69%提高到18.18%,MPICl-钙钛矿器件显著实现了长期稳定性。本研究为进一步减少缺陷来获得高性能器件提供了一种简便策略。

用于雪崩光电探测器响应度增强的超透镜设计与仿真

超透镜除了可以实现传统透镜的聚焦和成像功能之外,还可通过对超构单元的设计实现对光场偏振、波长和振幅等的多维度操控,由于体积薄、重量轻、成本低、易集成,其在光电子器件领域中开始崭露头角,已经成为当前的研究热点和重要方向。本文采用时域有限差分算法(Finite‐difference time‐domain,FDTD)设计并优化了基于InGaAs雪崩探测器原位集成的超透镜,同时估算了超透镜的聚焦效率和透射率。仿真结果表明,超透镜将入射光会聚至探测器的光敏区中,透射率达到82.8%,并且在目标焦距150μm、超透镜半径50μm时聚焦效率达到84.89%。为进一步提高透射率,在超透镜表面增加抗反射层(AR Layer)。结果表明,300 nm的SiO_(2)层透射率达到最大值86.6%,250 nm的SiN层透射率达到最大值87.6%,透射率比未增加AR层时分别增加了3.8%和4.8%。最后计算得出集成超透镜的探测器吸收区光场能量比未集成超透镜的探测器吸收区光场能量提升了250.96倍,将极大提升探测器的响应度。本文提出了单片集成超透镜的雪崩探测器设计方案,将雪崩探测器光敏区之外的入射光会聚至光敏区,在不损失带宽前提下提升探测器的量子效率,为高响应度、带宽雪崩探测器的设计提供了新思路。

基于ICMOS的机载紫外告警传感器设计

为提升机载紫外告警传感器性能,设计了一款基于ICMOS构架的紫外告警传感器。该型传感器工作波长覆盖250~270 nm,可通过RS422接口上传告警目标信息,具有超广角、高角分辨率、灵敏度高、重量轻、功耗低等优点。对传感器的技术指标、工作原理和设计构架等方面进行了介绍。完成了传感器的基本功能、性能测试,经环境试验验证,满足机载使用要求。

PCE10显著提升三元倍增型有机光电探测器红光与近红外光探测能力

近红外光探测能力强的光电探测器更有利于检测人体心率,而且探测范围覆盖红光与近红外光的宽带响应光电探测器能用于检测血氧饱和度,因此提升宽带响应光电探测器的红光与近红外光探测能力具有重要意义。然而,经典的二元体异质结宽带响应倍增型有机光电探测器通常由于活性层中给体/受体比例差异较大,导致器件对红光与近红外光的响应能力较弱甚至没有响应。本文通过用少量给体材料PCE10替代活性层P3HT∶IEICO‐4F(100∶1)中部分P3HT的方法,制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶PCE10∶IEICO‐4F(90∶10∶1)/Al的体异质结三元倍增型有机光电探测器。-20 V偏压下,三元器件获得紫外到近红外(330~810 nm)响应较均匀的EQE光谱,并且器件在660 nm和810 nm处的EQEs(134000%和147000%)是相同条件下二元器件的78倍和106倍,相应的探测灵敏度(5.4×10^(13)Jones和7.27×10^(13)Jones)分别提升了26倍和36倍。三元器件的红光和近红外光探测能力得到显著提升,为制备用于人体心率与血氧饱和度检测的高性能光电探测器提供了策略。

在光电池封装中填充光学胶对输出电压的影响

固体继电器需要使用光隔离电路,其中主要使用了既能起到隔离作用又能为开关器件提供驱动电压的光电池器件。固体继电器要求光电池的输入电流尽可能小,传统光电池在较小输入电流下输出电压能力不足,输出电压一般不大于5 V,造成其他开关器件不能正常工作。为了改善光电池器件输出电压的能力,优化了结构设计,在光电池器件内部填充了光学胶,使光电池的输出电压超过了6 V,满足开关器件的使用要求。

基于PVsyst的光伏系统研究

基于PVsyst软件,以吐鲁番地区某民居为模拟对象,对当地的气象数据进行分析,并构建了一套安装在屋顶的光伏并网发电系统。对光伏并网系统的安装倾角进行优化,并对光伏组件进行选型,对系统损失进行分析。最后根据模拟结果,对影响系统发电效率的因素进行分析并提出了一些优化方案,以及得出吐鲁番地区19.1 kW的光伏并网系统全年发电量为27.9 MW·h,系统效率为80.9%,能量回收期为2.98年,每年可减少32790 kg的CO_(2)排放量,具有一定的环境效益;若按新疆光伏上网电价0.262元(/kW·h)进行计算,每年还可带来7309.8元的收入。该研究对实际光伏并网系统的设计施工具有一定的参考意义。

一种新型光学编码器

光学编码器是长度和角度测量最常用的传感器 ,两种传统光学编码器 :绝对式和增量式光学编码器的光学图案、位置编码原理和信号处理电路各具特色 ,随着科学技术的发展 ,一种新型光学编码器方案 :准绝对式编码器 ,继承了二者的优点 ,根据其串行位置编码原理 ,借助计算机辅助设计 ,获得了全周10 0个位置的编码方案 ,设计了相应的准绝对式编码器 ;通过与两种传统编码器特点的比较 ,突出了准绝对式光学编码器的显著特点 ,指明了其未来良好的应用和发展前景。

四象限探测器的特性测试

研究了用四象限探测器检测光斑中心位置时,入射光斑的各种特性和外部环境对象限探测器输出产生的影响。通过理论推导得出了入射椭圆高斯光斑时光斑中心位置与探测器输出的关系公式及检测灵敏度公式;搭建实验系统完成了室内及野外测试实验。实验结果表明,室内环境下探测器具有较高的检测精度与细分能力;在极限灵敏度下通过数字滤波可以使器件具有36细分的能力;测量了象限探测器的电压特性,完成了背景光特性、光斑大小特性、信噪比特性测试实验。野外实验表明,光强闪烁对探测器影响很大,当大气折射率结构常数为10-16时,距离在830 m时器件仅具有7细分能力,距离在12.5 km时基本没有细分能力,已经无法进行光斑检测。

采用衍射、干涉技术提高光电轴角编码器的测角精度和分辨率

光电轴角编码器广泛应用于精密角位置的测量、数控及数显系统中 ,是国内外研究的热点。采用衍射、干涉技术的光电轴角编码器 (简称激光编码器 )具有结构紧凑、小型化 ;分辨率和测角精度高 ;响应频率高等优点。通过对几种激光编码器的成功方案的深入分析 ,阐述了这项技术的最新进展和所面临的问题。

线阵CCD图像传感器的数据采集及其电路设计

介绍了线阵CCD图象传感器TCD1251UD的数据采集系统的构成及设计方案,给出了CCD驱动脉冲产生电路的设计思想和实现过程,通过Quartus软件进行了仿真验证,同时还设计了CCD输出信号的调理电路、D/A转换电路,并利用单片机AT89C52实现了数据采集.

增量式编码器抗抖性研究

在分析了常见的3种增量型编码器数据采集方法的基础上,设计了一种新型编码器数据采集电路,提出了一种抗扰动的算法,利用该编码器数据采集电路和算法实现了增量型编码器数据采集。该算法消除了抖动,提高了计数器的最高计数频率。若采用CPLD设计硬件电路,可以实现高速度、高精度增量型编码器的数据采集。

基于GaN基HEMT结构的传感器件研究进展

GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)具有异质结界面处的高二维电子气(2DEG)浓度、宽禁带、高击穿电压、稳定的化学性质以及高的电子迁移率,这些特性使它发展起来的传感器件在灵敏度、响应速度、探测面、适应恶劣环境上具备了显著的优点。本文首先围绕GaN基HEMT的基本结构发展起来的两类研究成熟的传感器,对其结构、工作机理、工作进展以及优缺点进行了探讨与总结;而后,着重从改变器件材料及优化栅结构与栅上材料的角度,阐述了3种GaN基HEMT新型传感器的最新进展,其中,从材料体系、关键工艺、探测结构、原理及新机理方面重点介绍了GaN基HEMT光探测器;最后,探索了GaN基HEMT传感器件未来的发展方向。

非正交二维MEMS倾斜镜的研制

为提高传统二维倾斜镜在非正交方向上的光转换效率,设计并加工了一种转轴非正交二维MEMS倾斜镜。倾斜镜上电极非对称地固定在基底上,通过控制上、下电极的加电方式实现倾斜镜在两个非正交轴上的偏转变形。采用三层膜的结构设计,消除了上电极应力变形对镜面平整度的影响。通过在上电极加工微小突起,减小上下电极的重叠面积,避免了倾斜镜的吸合失效;另外,上、下电极仅在其边缘处重叠,确保了静电力的有效利用。研制的倾斜镜驱动电压低,在3.5 V的电压下可实现绕水平X轴0.16°、绕倾斜Y轴0.03°的偏转,Y轴与X轴成145.37°夹角。倾斜镜结构简单,可实现绕两个非正交转轴的偏转,空间适应性好,且有效避免了静电吸合对镜子的损坏。

扫频法精确测量高速光调制器频率响应

同微波网络一样,可以用S参数来精确描述光电子器件的性能。根据微波网络的S参数,详细推导了光电子器件的S参数。搭建了40GHz高速测试系统,利用矢量网络分析仪(带宽40GHz)和作为参考的标准高速光探测器(带宽45GHz),测量了宽带光强度调制器(实测带宽35GHz)的频率响应。理论上,通过S参数和T参数的互相转换,扣除了微波放大器对测试结果的影响。在120MHz～35GHz范围内,测得的结果与出厂数据取得了很好的一致性。文中通过合理的简化,得到了光调制器频率响应的简明表达式,从而降低了数据处理的复杂度。

长余辉材料的研究进展

系统地介绍了长余辉材料的发展历史、发光机理及常规制备方法。结合作者所做的工作及对近几年研究状况的对比分析,展望了长余辉材料的研究趋势和可能的应用前景。

扩散温度和时间对晶体硅太阳电池性能的影响

研究了薄层方块电阻对单晶硅太阳电池的开路电压(Voc)、短路电流(Isc)、填充因子(FF)和转换效率(η)的影响。通过控制扩散温度和时间制备了具有不同薄层方块电阻的单晶硅太阳电池。结果表明:当扩散温度和时间分别为863℃和1 050 s时,电池性能得到了有效的改善,其平均开路电压、短路电流、填充因子和转换效率分别为0.64 V,5.58 A,0.755和17.3%。

纳米TiO_2多孔膜的微结构对染料敏化纳米晶太阳能电池性能的影响

介绍了TiO2多孔膜的微结构对薄膜电极染料吸附量、薄膜电极采光效率、界面电子复合及电子输运的影响,对微结构中各因素与三者的关系进行了详细的分析讨论,并论述了当前研究中存在的问题及发展趋势。

光导开关非线性导通时的载流子累加效应

利用半导体激光器作为触发源,对砷化镓光导开关进行了实验研究,重点研究了载流子累加效应对开关输出特性的影响。实验结果表明,光导开关的导通机制与内部载流子数的多少直接相关,当开关中的载流子数积累到雪崩碰撞电离条件,开关就会发生非线性导通。采用低能量光脉冲序列触发光导开关,获得了高功率输出,降低了开关非线性导通时的触发光能和偏置电压,对于光导开关的应用具有重要意义。