无注入型发光二极管的载流子输运模型研究

无载流子注入型发光二极管(简称无注入型LED)因其简单的器件结构有望应用于Micro-LED、纳米像元发光显示等新型微显示技术.由于没有外部载流子注入,无注入型LED的内部载流子输运行为无法直接用传统的PN结理论进行描述.因此,建立无注入型LED的载流子输运模型对于理解其工作机理和提高器件性能具有重要意义.本文根据无注入型LED的器件结构,结合PN结理论建立无注入型LED的载流子输运数学模型.基于该数学模型解释器件的工作原理,获得器件的载流子输运特性,揭示感应电荷区长度、内部PN结压降与外加驱动电压频率的关系.根据建立的数学模型提出了针对无注入型LED器件设计的建议:1)减小感应电荷区掺杂浓度,可有效提高内部LED的压降;2)利用PN结的隧穿效应,可有效提高器件内部LED的压降;3)使用正负方波驱动可以获得比正弦驱动更大的内部LED压降.本文有关无注入型LED的载流子输运模型的研究有望为改善无注入型LED器件结构、优化工作模式提供理论指导.

极性反转条件下基于双极性载流子-离子混合输运模型的XLPE空间电荷特性研究

直流电缆在运行时需承受极性反转的电压,这会使得绝缘内部积累的空间电荷增加,进而可能引起绝缘破坏。同时在绝缘材料实际生产过程中引入的交联副产物等杂质解离产生的离子电荷会加剧电荷的积累。因此本文对传统双极性载流子输运模型进行改进,考虑杂质带电离子的影响,利用改进后的输运模型模拟交联聚乙烯(XLPE)内部空间电荷在电压极性反转期间的分布,研究极性反转时间和电场强度对电荷分布的影响机理。结果表明:在满足电压反转前后空间电荷分布基本呈镜像分布的基础上,引入离子电荷会增大两电极附近稳态时积聚的异极性电荷量;电压反转时间越长,两电极处的界面电荷峰值下降的越多,两电极附近的空间电荷变成相反极性的电荷量也越多,即反转完成时电荷分布更接近于反转稳定后的情况;在相同极性反转时间、不同电场强度下,电荷分布规律基本相同,场强越高,各处积累的电荷量越多。

固体电介质空间电荷分布实验与仿真系统

空间电荷会畸变固体电介质内的电场分布,进而加速绝缘材料的老化与击穿过程。由于空间电荷输运涉及电荷注入、迁移、入陷与脱陷等复杂微观过程,相关知识比较抽象,学生难以理解。为此开展相关课程的实践教学,建立固体电介质空间电荷分布实验与仿真平台。该平台基于电声脉冲法搭建,由高压直流电源、高压脉冲电源、空间电荷测量模块与数据采集系统组成;仿真平台基于双极性载流子输运模型,考虑了电荷的注入、传输、入陷、脱陷、复合与抽出等微观物理过程。通过实验与仿真的结合,能直观展示空间电荷分布特征;可针对电荷注入与输运等微观过程进行分析,强化学生对高电压技术相关知识的理解,提高学生自主创新和工程实践的能力。

金属与半导体肖特基接触势垒模型及其载流子传输机制的研究进展

肖特基结具有整流特性,在整流器和光电检测等电子元器件制造中有极其重要的应用,重点介绍了相关研究人员在金属与半导体肖特基接触势垒的形成机理、相关数学模型及其影响因素等方面的研究进展。有研究表明,肖特基势垒的形成主要是由于费米能级的钉扎,而费米能级钉扎则源于界面新相的形成或界面极化键的存在。同时,在肖特基势垒的相关模型中,热电子激发模型是目前应用最为广泛的、用于解释界面载流子传输机制的肖特基接触势垒模型。随着对接触界面载流子传输机制的深入研究,热发射-扩散、热场发射等载流子传输机制模型相继被研究者提出。另外,相关研究表明,快速退火处理可导致肖特基接触界面处的原子扩散、重排、新相生成等现象,对肖特基接触的稳定性产生重要影响。

典型有机发光二极管中载流子传输和复合模型

提高载流子复合效率是改善有机发光二极管(OLED s)发光效率的重要方法。采用真空热蒸发成膜法制作了典型双层结构的OLED s(ITO/TPD/A lq3/A l)。二极管的性能测试结果表明器件的电流-电压关系与Fow ler-Nordhe im场发射载流子注入理论符合得较好。以Fow ler-Nordhe im场发射载流子的隧穿注入理论为基础,对OLED s的电流进行理论分析和数学推导,建立典型双层结构有机发光二极管中载流子传输、复合的理论模型。以此模型为依据,对载流子注入复合进行理论分析,探究载流子注入复合的效率的表达式。在外加电压和器件材料一定下,得出了载流子复合效率与阳极区一侧积累的空穴面密度和阴极区一侧积累的电子面密度的关系表达式。

光伏型光电探测器漂移-扩散模型的改进

提出了改进的描述光伏型半导体光电探测器中载流子输运的漂移-扩散模型,该模型能适合更高强度的激光辐照,可以模拟光生载流子的长时间过程。依据该模型,对光伏型探测器进行了模拟计算,得到了激光辐照下探测器的动态响应规律、探测器温升以及材料参数对探测器响应的影响。

基于multi-agent的多式联运各区段分运承运人选择系统

提出将agent技术应用于多式联运各区段承运人的选择,通过多agent之间的协商完成各区段分运承运人的科学选择.在系统开发实施方面,采用基于Java的agent框架,设计出基于multi-agent的多式联运各区段分运承运人选择系统结构,并给出各区段分运承运人选择的原型系统.

量子点发光器件的制备与仿真分析

为研究量子点发光器件结构与性能的关系,制备了以CdSe/ZnS量子点作为发光层、poly-TPD作为空穴传输层,Alq_3作为电子传输层的量子点发光二极管,对器件结构及性能参数进行了表征,结果显示器件具有开启电压低、色纯度高等特点。结合测试数据,对量子点发光二极管进行了器件结构建模,利用隧穿模型及空间电荷限制电流模型对实验结果进行了分析,研究了器件中载流子的注入与传输机理。器件测试与仿真结果表明:各功能层厚度会影响载流子在量子点层的注入平衡,同时器件中载流子的注入与传输存在一转变电压,当外加电压低于转变电压时,器件中载流子的注入主要符合隧穿模型;当外加电压高于转变电压时,器件中载流子的注入主要符合空间电荷限制电流模型。研究结果验证了器件结构建模的合理性,可以利用仿真的方法进行器件结构优化并确定相关参数,这对器件性能的提高具有指导意义。

基于多Agent的多式联运各区段分运承运人选择

多式联运各区段分运承运人的选择是涉及实现多式联运综合效率与效益最大化的关键问题.提出了一种在网络环境下,基于多Agent的多式联运各区段分运承运人选择的招、投标方法,其目的是实现各区段分运承运人的科学选择.采用基于Java的Agent框架,设计了各区段分运承运人选择的系统体系结构;讨论了基于本体的各区段分运承运人选择领域的建模问题;论述了各区段分运承运人选择的决策支持方法,包括效用理论和基于多Agent谈判的群组决策技术;仿真结果表明:方法是有效的.

基于PCA-AHP模型的无车承运人合作伙伴选择研究

为了合理选择无车承运人的合作伙伴,提高运营效益和降低风险,建立了PCA-AHP无车承运人伙伴选择模型。根据无车承运人伙伴选择的影响因素,构建了包含16项指标的无车承运人伙伴选择指标体系,在对指标体系进行主成分分析(PCA)的基础上,通过AHP分析法计算综合权重。针对具有10家候选伙伴企业的无车承运人进行案例分析,提取了累计方差贡献率达82.81%的五个主成分,采用层次分析法分别对数据进行主成分分析训练和层次分析权重计算。结算结果表明:运输服务质量是影响无车承运人选择伙伴企业的关键因素,该模型具有有效性和实用性,能为无车承运人合作伙伴的选择提供决策依据。

染料敏化太阳能电池载流子传输的数值模拟

由于在染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell, DSSC)中存在染料弛豫、半导体薄膜中电子与氧化态染料分子发生反应和电子在电解质中与氧化态离子复合等不利反应,利用一个更完善的DSSC载流子传输模型对电池的光电性能进行模拟就显得非常重要。为此,本文基于由多重俘获理论建立的DSSC中的包括电子、染料阳离子、碘化物和三碘化物在内的载流子传输模型,数值模拟得到了不同TiO_(2)薄膜厚度、不同入射光强度与不同染料分子吸收系数下DSSC的J-V曲线。结果表明,随着TiO_(2)薄膜厚度的增加,太阳能电池的短路电流密度增大,开路电压减小,光电转换效率先增大后减小。当DSSC的TiO_(2)薄膜厚度为20 μm时,光电转换效率达到最大值7.41%,同时光电转换效率随入射光强度与染料分子吸收系数的增大均有一定程度提高,其中在吸收系数为4 500 cm^(-1)时,光电转换效率为6.73%。以上结果可以为改进DSSC的光电性能提供理论指导。

基于双极性载流子输运模型的高压直流电缆附件绝缘EPDM/LDPE界面电荷的数值模拟

高压直流塑料电缆是直流输电系统的关键装备,作为其重要连接环节的直流电缆附件由于介质的不连续性,容易产生界面电荷积聚,威胁电缆输电系统安全。为此,通过设置界面特性相关的表面态、界面势垒和载流子迁移率等参数,利用双极性载流子输运模型仿真研究了不同界面条件下空间电荷在乙丙橡胶（EPDM）/低密度聚乙烯（LDPE）双层介质中的注入和输运特性,并分析了界面电荷累积对复合绝缘系统电场分布的影响。仿真与实验结果证明材料表层的深陷阱能级、较高的界面势垒以及两种介质间较大的载流子迁移率差异均能造成界面电荷密度的增大,同时界面电荷积累也使电场分布畸变更加严重。因此可以从改善材料表面态分布,降低界面势垒和提高载流子迁移率匹配程度等方法出发,以解决高压直流电缆附件绝缘界面电荷积累问题。

量子级联波长上转换系统红外响应特性研究

通过对波长上转换红外探测过程的分步测试和理论计算,对量子级联波长上转换器件与系统的红外响应特性进行了深入的研究。结果表明:量子级联波长上转换红外探测器件可以在较低的本底发光下实现较强的红外响应。上转换器件的响应度在平带偏压附近迅速增加,且红外光转换为上转换器件电流的线性度良好。对于波长上转换器件的近红外发光过程,文中应用ABC模型,获得了与测试结果非常一致的系统响应电流与电流转换效率,并合理地解释了波长上转换红外探测系统的非线性响应特征。

大型LNG船舶四自由度运动建模与仿真

为研究大型液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)船舶的操纵性,建立和完善大型LNG船舶运动的四自由度数学模型,利用数学模型小组(Mathematical Modeling Group,MMG)分离建模思想,结合双桨双舵的水动力性能特点,在压载状态下对26万m3 LNG船舶建立四自由度的运动数学模型;同时采用由LNG船舶约束模试验和经验公式得出的水动力系数,对船舶的旋回性和艏摇抑制性能进行了数值模拟。计算分析结果表明:该模型能够满足IMO船舶操纵性衡准,仿真结果对分析LNG船舶的运动规律、提高LNG船舶在海上的操纵性和安全性具有指导意义。

不同温度下环氧树脂空间电荷特性仿真研究

研究直流电压下环氧树脂复合材料的电荷输运特性对推进直流气体绝缘金属封闭输电线路的发展至为重要。文中基于双极性载流子输运模型,通过对0、30、60、105℃下环氧树脂内部的空间电荷分布规律进行数值计算研究,获得了温度对环氧树脂材料内部空间电荷输运特性的影响规律,以及不同温度下环氧树脂复合材料内电场强度分布规律。结果表明:在0℃和30℃下,环氧树脂复合材料内为电子电荷主导,迁移作用使得靠近阳极附近的电场强度升高。随着温度的升高,电荷分布到达稳态所需要的时间随之减少,而电场强度最大值也随之降低。60℃和105℃下环氧树脂内电荷分布与0℃和30℃下的电荷分布呈现完全不同的趋势。高温下电荷的迁移作用和陷阱的捕获作用加强,使得电荷更为容易积聚与电极附近,从而同时削弱阳极和阴极与材料界面处的电场强度。研究成果可以为直流输电管道绝缘子的材料改性和空间电荷特性的精密调控提供理论依据。

卤素、氰基及N原子修饰对四硫富瓦烯衍生物载流子传输性质影响的理论研究

基于密度泛函理论结合跳跃模型和能带理论研究了氟、氯、氰基和N原子的引入对四硫富瓦烯(TTF)衍生物载流子传输性质的影响.计算结果表明,嵌N修饰会降低分子重组能,特别是当N原子靠近TTF主体环时作用更明显.与引入卤素修饰相比,引入氰基修饰的分子具有更小的电子和空穴重组能及更低的前线分子轨道(FMO)能级.同时迁移率的计算结果显示,分子6具有1.15 cm2·V-1·s-1的高电子迁移率,考虑其较低的LUMO能级,推测其有望成为潜在的优异电子传输材料,而相似的电子和空穴迁移率使分子2有望成为潜在的双极性传输材料.同时还考察了S和N原子之间的弱相互作用,当S或N原子对分子HOMO(或LUMO)有贡献时,其相应的空穴(或电子)传输能力会有所提高.

紫草素纳米结构脂质载体经Caco-2细胞及大鼠肠道的转运特征研究

目的研究紫草素纳米结构脂质载体经Caco-2细胞及大鼠肠道的转运特征。方法采用Caco-2细胞模型和翻转肠囊法考察转运时间、药物浓度对紫草素纳米结构脂质载体吸收的影响,采用HPLC法测定紫草素的浓度,计算其表观渗透系数(Papp)。结果随吸收时间与浓度的增长,紫草素纳米结构脂质载体的累积转运量比原料药紫草素增加明显。细胞转运实验中,紫草素纳米结构脂质载体的Papp(BL→AP)/Papp(AP→BL)比值下降且小于1.5。大鼠肠囊翻转实验中,紫草素纳米结构脂质载体的Papp值是紫草素的2.46倍。结论紫草素纳米结构脂质载体可在一定程度上改善其在肠道的吸收,吸收存在被动扩散和主动转运两种形式。

吲哚并咔唑类衍生物载流子传输性质的理论研究

以密度泛函理论结合跳跃模型,重点研究了氯原子和烷基链的引入对吲哚并咔唑类衍生物传输性质的影响.计算结果表明,与吲哚并[3,2-b]咔唑(1)相比,氯原子的引入增大了2,8-二氯吲哚并[3,2-b]咔唑(2)和2,8-二氯-5,11-二己基吲哚并[3,2-b]咔唑(3)的最高占据分子轨道(HOMO)的离域程度,而对最低未被占据分子轨道(LUMO)则无显著贡献,但明显降低了二者的能级.上述结果表明,对于LUMO,氯原子体现了吸电子效应,而对于HOMO,氯原子体现了共轭效应.烷基链的引入使化合物3的空穴迁移率明显高于化合物1和2,这主要归因于化合物3具有更加紧密的分子堆积,尤其在跳跃路径A中,具有更大的分子间电子耦合和轨道重叠.同时能带结构的计算结果进一步证明,氯原子和烷基链的同时引入大大改善了吲哚并咔唑类衍生物的电荷传输性能.

大吨位运梁车自适应转向模型研究

针对桥梁建设过程中运梁车隧道内姿态控制的需求,设计了一种运梁车自适应转向模型。分析了运梁车隧道通行中出现的几种姿态,给出了运梁车隧道内纠偏轨迹的一种求解方法,用MATLAB软件仿真得到了不同转向模式下运梁车各点姿态调整的轨迹。最后根据前进速度和角速度分析了自适应转向模型与传统转向模型的优劣,仿真及实践表明,运梁车自适应转向模型可实现运梁车隧道内姿态平稳快速控制的目的,提高了运梁车隧道内运输预制梁的通行效率和安全性。

共振散射对热电性能的影响

为了用理论方法探索共振散射对热电性能的影响,在单抛物能带基础上,通过建立仅考虑声学声子散射和共振散射的载流子输运模型,模拟计算和对比分析有/无共振散射条件下的电导率、Seebeck系数、功率因子、洛仑兹常数和电子热传导等热电性能。结果表明:由于共振散射的引入,功率因子可提高到3.5倍,电子热导率将降低0.45倍,显示出对热电性能提升的重要意义;同时,共振能级的能量范围必须大于一定宽度,才能有效影响热电输运,且宽度越宽,对热电性能的提高越为有利。