全介质硅基微腔结构的模拟与实验研究

硅基微腔结构在许多光学与光电子器件领域都有重要的应用.针对微腔结构在热光伏系统中的可能应用,结合理论与实验进行了研究.通过利用等离子体增强化学气相沉积技术制备了非晶氮化硅与氮氧化硅薄膜,获得相应的光学常数,然后利用软件模拟研究不同结构的微腔的光学特性,进而制备一维光子微腔结构,在中心波长为1.1μm和2.0μm处分别获得81%和56%的选择性透射率;同时,对薄膜吸收对微腔特性的影响进行了分析.

激光晶化制备硅量子点/碳化硅多层膜p-i-n结构的光伏特性探索

对不同能量密度激光晶化的硅量子点/碳化硅周期性多层膜的结构与光学性质进行了研究.结果表明,激光晶化技术可以获得晶化的硅量子点并且保持良好的周期性层状结构;随着激光能量密度的增大,多层膜中的硅量子点的晶化率和晶粒尺寸都随之增大,光吸收系数增强,吸收边红移,光学带隙减小.进而初步尝试了对在镀有氧化铟锡(ITO)透明导电电极的玻璃衬底上制备的基于硅量子点/碳化硅周期性多层膜的全硅量子点太阳能电池光伏性能的探索,提出利用KrF准分子脉冲激光晶化技术代替传统的高温退火技术来获得全硅量子点电池的方法,以避免长时间的高温过程对玻璃衬底和ITO膜的破坏,获得了有效面积为0.8cm2的电池.研究发现激光晶化技术制备的全硅量子点电池具有良好的整流特性,并且随着激光能量密度的增大,电池的外量子效率先增大后减小,170mJ·cm^(-2)是最佳的激光晶化能量密度,基于此条件制备的全硅量子点电池初步获得了0.16mA·cm-2的短路电流密度.

二硫化钼的电子输运与器件

二硫化钼具有与石墨烯类似的二维层状结构,因其宽禁带、无悬挂键等特性,在以晶体管为代表的逻辑器件领域有广泛的应用;另外,单层二硫化钼为直接带隙半导体,在光电器件中应用也逐渐引起研究人员的关注.本文综述了近期基于二硫化钼晶体管器件电子输运研究、及其在电子、光电器件领域研究进展;除此,对于二维过渡金属二硫属化物中诸如二硫化钨、二硒化钨在器件方面应用也进行了简单的讨论.

镶嵌于非晶碳化硅中的高导电性掺杂纳米晶硅的制备与电学性能研究

对不同C/Si比的掺磷非晶碳化硅薄膜的光电性质进行了研究.发现对于原始样品,随着C/Si比的减小,材料的光学带隙逐渐减小,暗电导率逐渐增大.对于1000℃退火后的样品,材料的暗电导率有了6到7个数量级的提高.随着膜中C/Si比的减小,材料中Si-C键密度逐渐减少,结晶度提高,光学带隙有所增大,多数载流子迁移率增大,暗电导率逐渐增大.此外,薄膜中组分比的改变对材料中掺杂磷原子的激活效率以及材料的电导率激活能等都会产生相应影响.随着C/Si比的减小,退火后样品的掺杂磷原子的激活效率随之改变,表现为载流子浓度先增大后减小的趋势,这与材料的结晶程度有很大的关系.退火后样品的电导率激活能随着C/Si比的减小而逐渐减小,费米能级逐渐靠近导带底,最后位于导带底甚至进入导带,使材料表现为重掺杂的特性.

基于高离子导体界面层的高温固态锂氧气电池

以金属锂作为负极的固态锂‐氧气电池由于超高的比能量和宽操作温度而成为当前国际研究的热点,但是金属锂的高反应活性使基于金属锂负极的固态锂金属电池难以在高温下稳定地工作.用高离子导体的三元碱金属锂盐作为金属锂(Li)负极与固态电解质(Li_(1.5)Al_(0.5)Ge_(1.5)P_(3)O_(12),LAGP)之间的人工界面层,改善Li/LAGP之间的界面接触,降低其界面阻抗,提高界面稳定性.基于此制备的固态锂‐氧气电池在150℃可以释放出1.58 m Ah·cm^(12)的容量,对应库伦效率接近100%,在定容0.1 m Ah·cm^(12)时,可稳定循环40周期.为高温电池的研究和开发提供了有效的途径.