原子层沉积的超薄InN强化量子点太阳能电池的界面输运

量子点敏化太阳能电池具有重要的潜在应用,但仍存在界面输运、稳定性和效率改善的挑战.本文采用等离子增强原子层沉积技术在低温下(170-230℃)制备了InN,并将其插入至CdSeTe基量子点太阳能电池光阳极的FTO/TiO2界面处,进行了原子层沉积窗口和电池性能改善的物理机理研究.结果表明,引入InN超薄层后的电池效率整体有明显提升,并且促进了电子的输运,填充因子明显增加.同时,加速了电子抽取、转移和分离,降低了电荷复合的可能性.对插入的InN沉积温度和厚度对电池性能的影响进行了深入分析,并对背后的物理机理进行了讨论.

竖直大圆管内两相流动界面输运过程研究

采用光纤探针测量方法研究了垂直上升管中空气-水两相流动的局部界面面积浓度（IAC）和空泡份额等分布规律。实验选用的圆管直径为100mm，气相、液相表观速度的范围分别为0～0．1m／s和O～l.0m／s。结果发现，影响径向IAC分布的因素主要为气泡通过频率。基于IshiiKim界面输运模型，对轴向IAC进行了计算；通过分析4种气泡间相互作用对IAC的影响，发现工作压力足影响轴向IAC变化的主要因素，最后给出了引入工作压力影响的轴向IAC计算关联式。

石墨烯薄膜与半导体界面热输运规律

界面热阻是影响热输运过程的关键因素,应用非平衡分子动力学方法研究石墨烯薄膜与半导体(硅、氮化镓)之间的热输运规律,研究温度、石墨烯层数对界面热输运过程的影响。通过声子态密度曲线,分析界面两侧声子的耦合程度,从而分析影响热输运的内部因素。结果表明随着温度升高,硅与石墨烯之间的界面热导及氮化镓与石墨烯之间的界面热导均呈增加趋势,这主要是由于随着温度升高,原子间声子态密度的耦合程度增加;随着石墨烯层数增加,界面热导呈下降趋势,下降速度逐渐减弱;硅与石墨烯之间的界面热导小于氮化镓和石墨烯之间的界面热导值;随着温度升高,氮化镓基体与石墨烯之间界面热导值的增长幅度要大于硅基体与石墨烯之间界面热导的增长幅度。

自组装单分子层调控界面热输运的研究进展

从微观角度出发,综述了自组装单分子层(SAM)在调控软-硬材料界面热输运方面的研究进展,介绍了SAM的传热机理,系统总结了SAM的微观结构对界面热导的影响规律,探讨了SAM的密度、长度、末端官能团等因素对界面热阻或界面热导的影响机理。此外还介绍了目前SAM在聚合物基导热复合材料中的研究,并展望了未来SAM在界面热输运的研究方向。

矩形通道双群组界面浓度输运模型验证分析

为了验证矩形通道双群组界面浓度输运模型的准确性与适用性,采用四探头电导探针测量方法,对竖直条件下矩形通道内气液两相界面输运特性开展了试验研究,获得了大量时均空泡份额、界面浓度等试验数据。试验在常温常压条件下进行,工质为空气-水,本体采用透明亚克力材质,尺寸为10 mm×200 mm,气、液相折算速度范围分别为0.047~2.014 m/s和0.315~4.416 m/s,流型范围覆盖泡状流、帽状湍流和搅混流区域。在此基础上,选取了8种试验工况对矩形通道双群组界面浓度输运模型进行验证,对影响界面浓度输运模型的气泡相互作用机制进行了分析。结果表明,群组1和群组2气泡界面浓度和空泡份额相对误差均在±10%以内,验证了矩形通道双群组界面浓度输运模型的正确性。

封装铜纳米线的碳米纳管热输运温度影响机制探究

碳纳米管的独特中空结构使其能够通过内部封装材料形成核壳结构,制备各种可调控功能性纳米器件。受限于纳米特征尺寸,有限的研究报道导致微观热输运机制尚不明晰,导致碳纳米管核壳结构的材料设计缺乏明确的理论支持。其中,管内封装金属纳米线的制备、调控和应用已经得到初步探索,作为一种典型的碳管核壳结构,其热输运特性及机制具有较强的研究价值。因此,本工作以铜金属为典型,探究碳管内封装铜纳米线结构在不同的加热温度下复合结构的热导率变化,并通过管内纳米线轨迹、温度分布、声子态密度和重叠能等进行热输运机制分析。

相界面浓度输运方程在一维两流体模型中的应用研究

为解决一维两流体模型核电厂系统分析程序中使用流型图所带来的缺陷,提高系统分析程序计算的准确性,探索在一维两流体模型中应用相界面浓度输运方程(IATE)对两相流动进行预测。采用FORTRAN语言开发耦合了IATE的一维两流体模型求解器(Solver-IATE),并对其进行验证。基于Solver-IATE对小直径绝热圆管内向上泡状流进行了数值模拟,并与采用流型图的计算结果进行了对比。研究结果表明:采用IATE计算的相界面浓度结果比采用流型图的计算结果更接近实验值。因此,在一维两流体模型中使用IATE可以提高其计算相界面浓度的准确性,进而提高一维两流体模型核电厂系统分析程序计算两相间相互作用项的准确性,能更准确预测反应堆的瞬态响应特性。

基于分子链位移的HVDC电缆接头界面区域空间电荷分布研究

在高压直流电缆接头绝缘中,携带被深陷阱捕获电荷的分子链在库伦力作用下会发生位移,导致聚合物绝缘中深陷阱能级发生变化,进而对电荷输运造成影响。该文基于分子链动力学对传统双极性电荷输运模型进行改进,在温度梯度下分析高压直流电缆接头不同界面的深陷阱能级、空间电荷及电场分布,探讨在温度梯度下深陷阱能级变化对电缆接头绝缘界面电荷分布的影响。研究表明:基于分子链动力学改进的双极性电荷输运模型中,复合绝缘界面以及介质内部深陷阱能级增大,导致电荷在介质内部的扩散和迁移受到阻碍,大量电荷在界面积聚;界面电荷分布规律与界面深陷阱能级分布一致;相较于接头内部整体高温,接头两侧存在较大的温差更容易使接头绝缘面临更严峻的挑战,电缆接头在10K的温差下能够保持较为良好的电气绝缘和运行状态。所得结果为进一步理清电缆接头绝缘电荷输运特性提供了支撑。

矩形通道双群组界面浓度输运模型与验证方法研究

在当前主流核反应堆系统分析软件中,均基于流型选取不同经验关系式计算界面浓度,在流型转换区域会存在数值求解振荡和人工不连续性及适用范围受限等问题。因此,界面浓度输运方程(IATE)被提出用于计算两相流型转变过程中的界面浓度等参数。本文基于玻尔兹曼输运方程建立了双群组IATE,并考虑矩形通道壁面效应的影响,针对气泡破裂与聚合机理分别建立了不同的界面浓度封闭模型。为了评估双群组IATE的适用性,建立了双群组IATE的验证方法,与Sun建立的帽状-湍流实验工况结果符合较好。

带定位格架的棒束通道内泡状流条件下界面浓度输运模型

在两流体模型中,表征两相间界面传递项的界面浓度是非常重要的参数之一。本文开发了含定位格架的棒束通道内泡状流条件下一维界面浓度输运方程,包含对方程中的源项和汇项,即气泡聚合项和气泡破裂项,并进行建模。基于四探头电导探针测量系统对5×5棒束通道开展了空气-水两相空泡特性实验研究,获得了不同工况条件下界面浓度沿轴向方向的实验数据。通过与实验数据对比,新开发的界面浓度输运模型能够对界面浓度进行很好地预测,相对误差为±16.9%。

双层薄膜界面声子输运的Monte Carlo模拟

界面声子热输运现象广泛地存在于纳米热电装置和微纳电子器件中,但其物理机制和介观模型仍不完善。本文将考虑真实色散关系的漫射失配(DMM)界面模型引入到高效、低噪的动力型声子Monte Carlo(MC)方法,建立了一个频谱穿透系数的界面声子输运数值模型。采用新的数值模型研究了室温下Si/Al薄膜中的界面声子输运,可准确捕捉法向输运和面向输运的非平衡效应。

过饱和温度和降温速率对BBO晶体浓度边界层厚度的影响

浓度边界层是晶体生长过程中分析界面输运现象的重要元素。我们从实验角度研究了扩散机制下的BaB2 O4 单晶生长中过饱和温度和降温速率对浓度边界层厚度的影响。过饱和温度和浓度边界层厚度之间为抛物线关系 ,降温速率和浓度边界层厚度变化率之间为线性关系。

Nd_(0.67)Sr_(0.33) MnO_y(y<3.0)中的自旋相关电致电阻效应

用固相反应法制备系列Nd0.67Sr0.33MnOy(y=3.00—2.80)多晶样品.样品输运性质表现出自旋相关电致电阻特征.对氧含量等于化学计量样品,在测量温度范围内电阻不随负载电流变化,I-V曲线符合线性欧姆定律.对氧含量低于化学计量样品,当高于某一特征温度时,电阻变化符合线性欧姆定律;但低于这一特征温度时,电阻大小与负载电流有关,I-V曲线偏离线性规律;在绝缘体-导体相转变点附近,样品电阻随负载电流增大而迅速减小,表现出巨大电致电阻效应.对于y=2.85样品,当电流从1μA增加到30μA时,电致电阻接近80%.这种自旋相关的电致电阻行为与氧含量和界面有很大关系.

钙钛矿太阳能电池中S形伏安特性研究

本文从理论模拟和实验角度研究了钙钛矿太阳能电池的伏安特性,并着重探讨了由于界面电荷输运受限而产生的S形特征.理论模拟表明,当电池界面电荷输运速度逐渐降低时,出现界面电荷积累,影响电池输出性能.实验研究表明,当电池的背接触,光阳极等界面电荷输运速度受限时,即出现S形伏安特性,降低电池效率.然而,由于电子和空穴在界面输运性质方面的差异,以及电池中可能存在的独特的界面能带结构,不同界面电荷输运受限而产生的S形伏安曲线又各具特征,与电池内部实际的电荷分布以及输运方向有关.本文的研究结果有助于阐明钙钛矿太阳能电池中存在的影响电荷输运的界面因素,进而为界面设计和界面优化提供理论依据.

泡状流三维模拟及壁面润滑力模型比较

采用双流体模型耦合界面浓度输运方程,对竖直上升管内泡状流进行了三维模拟。结合Wang(1987)的泡状流测量实验,研究了不同壁面润滑力作用下管道界面含气率的分布特征。通过实验测量结果与各种壁面润滑力模型计算结果的对比,分析了各种模型对含气率分布的影响。结果表明,Tomiyama及Frank的模型具有相似的特性,高估了壁面润滑力的大小。而Antal的模型作用范围过于狭小,对气泡分布的峰值的预测偏差很大。Hosokawa的模型则较好地预测了本文工况含气率的分布。