TiO_(2)光电化学型紫外探测器

紫外辐射人眼不可见,对人类的健康有利有弊,因此需要对其进行探测。在各种类型的紫外探测器中,光电化学型紫外探测器因其制备简单、响应速度快、价格低廉及可自供能而备受关注。本文利用商用P25纳米小球FTO导电玻璃基底上制备了薄膜光阳极,在此基础上组装了三明治结构的光电化学型紫外探测器。光电测试结果显示在365 nm、光强为35 mW·cm^(-2)的紫外光照射下,器件的开路电压为0.576 V、短路电流密度达到了1.045 mA·cm^(-2),响应上升时间为0.010 s、恢复时间为0.012 s。在周期性紫外光的照射下,器件呈现稳定的、可重复的开关性能。另外,器件在可见光区几乎没有响应,展示其可见光盲特性。最后,器件在5~35 mW·cm^(-2)的光强范围内呈现线性输入输出性能。

等离子体增强型ZnO基纳米线异质结阵列光电探测器

低维ZnO基光电探测器具有高响应性和高光子吸收能力。然而,ZnO较窄的吸收范围以及较低的光生载流子寿命限制了低维ZnO材料在光电子学中的潜在应用。该研究展示了一种零维(0D)金属纳米等离子体增强氧化锌纳米线(ZnO)-硒化锌(ZnSe)异质结阵列的新型光电探测器。与基于单纯ZnO纳米线阵列的探测器件比较表明,该探测器具有优异的光电响应性能。在可见光作用下,该器件的响应度和平均上升(下降)时间分别为1.7 mA/W和1.812 ms(1.803 ms),在10 h连续测试中表现出优异的稳定性,为开发高性能光电探测器提供了一种低成本、可规模化的方法,有望在可穿戴设备、光通信系统、环境传感器等多方面得到应用。

ZnO/Spiro-MeOTAD异质结自驱动光电探测器的制备及性能(特邀)

ZnO具有高稳定性、低成本、宽带隙等优点,被广泛用于光电探测器但响应速度较慢,采用Zn(TFSI)2和CNT∶TiO_(2)作为混合掺杂剂来代替Li-TFSI,以提高Spiro-MeOTAD的稳定性及光电性能,采用旋涂法制备了ZnO/Spiro-MeOTAD异质结构筑光电探测器。ZnO/Spiro-MeOTAD光电探测器在250~600 nm波长范围内,具有良好的自驱动特性。在0 V条件下,ZnO/Spiro-MeOTAD器件在368 nm的入射光照射下具有最高的光电性能,响应度为27.34 mA W^(-1),比探测率为3.62×10^(11)Jones,开关比为2029,上升/下降时间分别为0.71 s/0.55 s,相较于ZnO的光电性能(响应度为17.74 mA·W^(-1),比探测率为5.11×10^(10)Jones,开关比为63.6,上升/下降时间为11.76 s/1.49 s)分别提升提高了1.5倍、7倍、32倍。ZnO/Spiro-MeOTAD器件在550 nm处仍具有明显响应,响应度和比探测率分别为2.48 mA·W^(-1)和3.32×10^(10)Jones,对比ZnO器件提高了248倍和940倍。不同放置时间(1个月)和预处理温度(0~140℃)下光电流的变化,验证了Spiro-MeOTAD加入构筑p-n异质结,不仅可以显著提升ZnO基光电探测器的响应度、开关比和响应速度,同时使得探测器具有良好的稳定性,可以应用于较高温度工作环境。

低层数反蛋白石光子晶体薄膜的制备及光学性质研究

本文构筑了一种低层数Sn O_(2)反蛋白石光子晶体结构薄膜。基于反蛋白石光子晶体结构材料特有的有序多孔结构及慢光子效应,可有效提升光吸收,使其在太阳能电池、光催化等领域发挥出巨大的作用。本文通过无皂乳液聚合法,控制单体和引发剂的使用量,制备了3种粒径大小的聚苯乙烯(Polystyrene,PS)微球;采用垂直沉积自组装法,同时在分散液中滴加少量十二烷基硫酸钠(Sodium Dodecyl Sulfate,SDS),制备低层数PS微球蛋白石模板;最后通过牺牲模板法制备低层数Sn O_(2)反蛋白石光子晶体薄膜。该结构薄膜相比于平面结构,在具有较高的比表面积的同时,在可见光波长范围内,吸光度与漫反射率均有所提升。该反蛋白石光子晶体薄膜为设计钙钛矿太阳能电池的电子传输层提供了新策略。

可编程多脉冲绿光激光器

为了满足平面激光诱导荧光技术和反射物速度干涉仪系统的应用要求,研制出一套可编程多脉冲绿光激光器。采用光强可编程技术,在任意波形发生器中输入一长脉冲电压波形,并将其加载到电光调制器上;通过对此电压脉冲波形的编辑,在实现时域上控制光强的同时输出多脉冲,且多脉冲的脉冲间隔、脉冲宽度及脉冲波形均任意可调。结果表明,放大过程的波形畸变得到矫正,获得脉宽为110 ns的绿光单脉冲方波;脉宽为50 ns、时间间隔5μs的绿光双脉冲方波;脉宽为40 ns、50 ns和60 ns、时间间隔为2μs、1μs的绿光三脉冲方波。该研究为平面激光诱导荧光技术和反射物速度干涉仪系统提供了参考。

面向新一代智能视觉的光电忆阻器研究进展

基于冯·诺依曼计算架构和互补金属氧化物半导体(complementary oxide semiconductor,CMOS)技术的传统人工视觉系统,因其图像感知、存储和处理单元物理分离,在集成度、能耗、处理效率等方面均面临挑战。受生物视觉系统的启发,基于光电忆阻器的神经形态视觉系统可实现感/存/算共融,并具有视觉信息的并行处理功能,因此是新一代智能视觉的重要发展方向。该系统不仅能够模拟视网膜的功能,包括直接响应光信号、完成对比度增强及降噪等图像预处理工作,而且能够模拟大脑视皮层的功能,对图像进行识别、分类等,完成感知任务。对光电忆阻器件的研究进展及其在人工视觉系统中的应用进行了总结。首先概述了忆阻器的特征;其次综述了光电忆阻器件的研究进展,包括材料、结构、工作机理、突触功能模拟等;再次介绍了光电忆阻器在人工视觉系统中的应用;最后总结了光电忆阻器研究面临的困难以及未来发展趋势。

p-GaN/ZnO纳米线/ZnO薄膜三明治异质结紫外光电探测器光电性能

目的通过设计一种新型p-GaN/ZnO(薄膜+纳米线)三明治异质结结构,提高ZnO对紫外光的响应。方法利用化学气相沉积(CVD)方法,在蓝宝石/GaN衬底上生长出纳米线+薄膜交错排列的ZnO,得到具有三明治结构的p-GaN/ZnO材料。通过旋涂Ag纳米线(NWS)、滴银胶为电极,制备三明治结构的异质结紫外(UV)光电探测器。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征物相及形貌;利用光致发光(PL)和拉曼(Raman)光谱分析晶体结晶情况;利用半导体分析测试仪对该三明治异质结UV光电探测器进行光电性能测试,得到其光电性能变化规律。结果该三明治结构光电探测器顶部为ZnO薄膜,中间为ZnONWS与纳米片交错排列分布,底部为GaN。这种二维(2D)/一维(1D)/2D结构使入射光在结构内多次反射和散射,提高了光程长度,进而提高了光吸收。另外,由于p-GaN和n-ZnO形成PN结,在内建电场作用下,可以有效提高光生电子-空穴分离效率。光电性能测试结果表明,在偏压2V、光功率密度520μW/cm^(2)(365nm)条件下,响应度(R)为35.8A/W,上升时间(t_(r))为41.83ms,下降时间(t_(d))为43.21ms,外量子效率(E_(q))为122%,比探测率(D^(*))为1.31×10^(12)cm·Hz^(1/2)·W^(-1)。结论通过一步CVD法制备新型p-GaN/ZnO纳米线/ZnO薄膜三明治结构UV光电探测器,可以有效提高ZnO对紫外光的响应,为探索新式结构光电探测器提供可能。

基于有机发光材料的高性能PeLEDs的研究进展(特邀)

近年来,金属卤化物钙钛矿发光材料由于具有优异的光电性能,被广泛地应用于金属卤化物钙钛矿发光二极管(Perovskite light-emitting diodes,PeLEDs),被视作下一代显示和照明领域的发光光源。激子利用率是影响PeLEDs效率的关键因素之一,研究者采用各种各样的方法将激子限制在钙钛矿发光层中,对激子能量回收利用以提高激子的利用率。文中将概述通过添加剂辅助法、器件界面工程和结构优化法,将传统荧光材料、磷光材料、热激活延迟荧光材料引入器件,改善绿光和蓝光PeLEDs的光电性能方面所做的尝试。并简要地介绍激子限制作用的原理,以及不同类型的发光材料引入PeLEDs中激子的能量转移机理和器件光电性能提升的物理机理。

光生载流子FN隧穿的范德华垂直异质结光电探测特性

过渡金属硫族化合物及其范德华异质结在光电探测方面具有重要的应用前景。近年来,基于光电导效应、光诱导栅控效应、光伏效应、光-热电效应等机理的器件被提出并广泛研究。其中,基于光诱导栅控效应的过渡金属硫族化合物平面型光电器件因其与晶体管相近的器件结构、工艺兼容性以及较高的光电探测响应率而备受关注,然而往往存在响应速度慢、不施加栅压时暗电流大等缺点,制约了器件性能的进一步提升。因此,针对过渡金属硫族化合物光诱导栅控型光电器件,如何提高其响应速度、降低暗电流成为亟需解决的重要问题。该研究通过实验构建石墨烯/MoS_(2)/h-BN/石墨烯垂直异质结构,在传统石墨烯/MoS_(2)异质结中插入宽禁带h-BN势垒层以抑制器件暗电流,同时利用光照条件下光生载流子的FN隧穿效应提升器件的光电响应速度。该研究成功实现了皮安量级的暗电流以及相对较快的光电探测响应速度(响应时间约为0.3 s),相比于传统石墨烯/MoS_(2)异质结器件(响应时间约为20 s)有近两个数量级的提升,同时验证了基于FN隧穿效应的范德华垂直异质结构对于增强光电探测性能的积极作用。

红外纳秒激光辅助制备大面积有机光伏电池模组

近年来,新型活性层材料的发展和对活性层形貌的精确调控极大地促进了有机光伏电池(OPV)的发展,在实验室制备的小面积OPV的能量转换效率(PCE)已经超过19%.然而,面向未来商业化应用的高效且稳定的大面积OPV模组的制备仍然面临诸多挑战,因此相关研究受到广泛关注.本文采用低成本的红外纳秒激光器刻蚀和图案化制备了大面积OPV模组,与通常采用飞秒激光器进行烧蚀相比,该方法可大幅降低设备和维护成本;研究和优化了各功能层的激光加工参数,降低了对ITO透明电极的损伤;利用底层ITO的热效应实现了对红外光吸收较弱的中间有机层的烧蚀;最后,制备了有效面积为28 cm^(2),几何填充因子(GFF)超过93%的OPV模组,能量转换效率达到14.33%.本工作研究了利用低成本纳秒激光器辅助制备高GFF大面积OPV模组的方法,有利于促进大面积OPV模组的研究和产业化应用.

宽禁带半导体SiC紫外光电探测器研究进展

紫外光电探测器在天气监测、火灾告警、空间探测、细胞检测以及紫外辐射测量方面有着广泛的应用,具有重要的研究价值.宽带隙半导体碳化硅(SiC)天然具有紫外波段的探测优势.近年来,随着SiC材料与器件技术的不断突破,全球诸多研究小组利用SiC研制出各种高性能紫外光电探测器.本文围绕4种典型结构的SiC紫外探测器,从新结构、新工艺、新材料几个方面总结回顾过去几十年国内外及厦门大学SiC课题组的研究历程与进展,分析目前SiC探测器研究所面临的问题与挑战,并提出相应的解决方案,阐明SiC紫外探测器未来发展的趋势以及重要的应用领域.

基于聚合物共混的有机场效应晶体管光电性能研究

采用聚合物共混的方法制备了体异质结薄膜,将其作为光敏半导体层制备了有机场效应光晶体管.利用原子力显微镜表征了共混薄膜的分相情况,探究了器件提高激子解离效率的机理,并对比了聚合物共混前后有机场效应晶体管的光电性能变化和相分离情况.结果表明:制备的聚合物共混光晶体管在微弱光线条件下(0.038 mW/cm 2,808 nm)具有较高的光敏性(为106).通过共混聚合物半导体材料制备体异质结薄膜可以有效地提高激子解离的效率,通过双层绝缘层能进一步降低光晶体管的暗电流,从而提高器件的光敏性.

GaAs基VCSEL干法刻蚀技术研究综述

GaAs基垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser,VCSEL)自1977年问世以来,凭借阈值电流较低、光束质量很高、可集成到二维阵列、易单模激射等优势被广泛应用于各个领域,但是其尺寸过小而在制造中难以精确控制精度、等离子体刻蚀时易对掩膜和侧壁造成形貌损伤、刻蚀过程中生成副产物过多等问题,影响了应用范围和提高了制造难度。如何保持高刻蚀速率并尽可能地减小刻蚀损伤成为了目前的研究热点问题。分析了GaAs基VCSEL干法刻蚀技术的研究现状与技术难点,并展望了未来的发展趋势。

量子点发光在显示器件中的应用

介绍了量子点材料的发光原理、基本结构,以及量子点LED的特性、制备方法以及其在显示领域的最新进展。量子点LED由于具有发光纯度高、使用寿命长、可由溶液法制备等独特的优点,越来越受到人们的重视,成为显示领域新的研究热点。

四甲基-四乙基钯卟啉的表面光伏特性研究

合成了１，３，５，７－四甲基－２，４，６，８－四乙基卟啉（ＴＭＴＥＰ）及其钯络合物（ＰｄＴＭＴＥＰ），并利用表面光电压谱（ＳＰＳ）和场诱导表面光电压谱（ＦＩＳＰＳ）技术对它们的表面光伏特性进行了研究．ＴＭＴＥＰ有较强的荧光发射，而ＰｄＴＭＴＥＰ以磷光辐射为主，其光伏响应强度比ＴＭＴＥＰ的强得多；在外电场诱导下，ＰｄＴＭＴＥＰ的Ｓｏｒｅｔ带与Ｑ带的光伏响应强度随外加正电场光伏响应强度的增加而增强，随外加负电场光伏响应强度的增加而减弱，并且在６８０，７５０ｎｍ处出现两个新的光伏响应带。

背入射Au/ZnO/Al结构肖特基紫外探测器

设计制作了一种Au/ZnO/Al结构的紫外探测器,光的入射方式采用背入射式。ZnO薄膜是用磁控溅射在蓝宝石衬底上制备的。I-V测试表明：Au与ZnO形成了肖特基接触。得到探测器的光响应峰值在352nm,截止边为382nm,可见抑制比达一个量级。由于该探测器是一种垂直结构器件,对于进一步实现ZnO紫外探测器阵列及单光子探测有很好的研究价值。

农用光转换材料结构的剖析

用高温固相反应法制备 Ca S∶ Cu,Eu农用光转换材料 ,运用 XRD和透射光谱技术对材料的微晶结构进行研究 ,获得 Ca S∶ Cu,Eu荧光材料构态与光转换效率关系的信息 ,为光转换材料及其相应的光转换农膜的迅速发展提供依据 .

载流子迁移率对有机太阳能电池性能影响的模拟研究

通过器件模拟的方法研究了载流子迁移率对有机太阳能电池性能的影响。研究发现载流子迁移率同时影响光生电子-空穴对的解离和载流子的输运过程,电子和空穴的迁移率都有一个最佳值。大于最佳值会导致短路电流的微小上升和开路电压的大幅下降;小于最佳值会降低光生电子-空穴对的解离效率,进而使短路电流和填充因子明显下降。

CCD成像型亮度计测量方法研究

利用CCD成像的特点,通过分析CCD成像过程中亮度与数字图像灰度之间的关系,提出了CCD成像型亮度计的设计方法。使用积分球作为标准亮度光源,对CCD拍摄得到的数字图像中像素灰度值与实际亮度之间的关系进行标定,得到图像像素灰度与测量点亮度之间的对应关系,保证亮度测量的准确性。通过对不同曝光时间下亮度分布的测量,拓展CCD成像型亮度计的测量范围。同时为了保证不同曝光时间下亮度的测量精度,将不同曝光时间下的图像灰度结果与积分球产生的标准亮度进行对比,实现成像型亮度计的非线性校正。利用光度特征匹配方法,保证光度计的相对光谱灵敏度与标准光度观察者的光谱光效率接近,减小测量误差。根据CCD成像型亮度计的标定和测量原理,使用Visual C++编制相应的软件,并进行了标定和测量试验来验证CCD成像型亮度计的测量方法,取得了较好的效果。

薄膜ZnS:Er^(3+)的近红外发光

报道了用分舟热蒸发法研制的掺铒硫化锌薄膜器件的电致近红外发光特性，用Ｘ射线衍射技术对薄膜的微观结构进行研究，指出了掺铒薄膜发光与薄膜微结构的关系．