铁电体中偶极子的滞后对剩余极化的影响

铁电体的剩余极化强度随温度降低而下降的特性引起了人们对铁电体存储数据失效的担心.运用铁电体的唯象理论和偶极子对交变电场的响应,提出了在电滞回线测量中偶极子的滞后冷冻效应模型,对极化的低温退化现象做了合理解释:温度下降导致吉布斯自由能势垒增大,致使偶极子对交变电场的响应时间延长.引入响应的滞后因子发现,极化强度随温度降低会出现峰值,在低温下降直至为零,可用偶极子的滞后与冻结效应描述.详细研究结果表明:因材料组份变化导致热力学参量的变化是重要因素:铁电-顺电相变中软模系数的增大会导致剩余极化峰移向高温;铁电性的增强,温度极化系数的增大和耐压强度或饱和电场的增强均会抑制滞后效应,从而使低温滞后效应移向低温.运用导出的公式数值模拟Ba Ti O_3/Bi Sc O_3复合陶瓷剩余极化强度的实验结果发现,Bi Sc O3含量的增加,使居里温度略有减小,但导致了软模系数较大幅度的增加,其结果是使偶极子的滞后效应发生在较高的温度.软模系数与铁电体的极化特性、铁电性、介电性和力学性均密切相关.研究结论表明:在低温下铁电体的铁电性没有失效,偶极子的低温冻结效应更有利于铁电体长久地保存数据.

NaBiTi6O(14)电子陶瓷的制备与阻抗分析

采用传统的固相反应法制备陶瓷样品,XRD衍射分析测得样品的相组成,通过阻抗谱测试样品的阻抗Z*,利用阻抗谱LCR方法测试得出材料的介电常数εr、介电损耗tanδ与温度和频率的关系;通过计算得出NaBiTi_6O_(14)的活化能值.结果表明在950℃预烧、1100℃与1150℃烧结下,介电损耗tanδ为10-2数量级;阻抗谱测试显示的两组样品的Z*图,实部的最大值都大于104Ω,由Z*图计算所得的活化能均大于1eV.结果显示,NaBiTi_6O_(14)是一种适合于高温高频的介质材料.

有机无机杂化型钙钛矿材料光电探测器研究进展

有机无机杂化钙钛矿材料(CH_3NH_3Pb X_3)因其优异的光电转化效率,在太阳能电池研究方向获广泛关注。因可调禁带宽度、较高电荷迁移率、较大光吸收系数等突出性能,基于CH_3NH_3Pb X_3材料光电探测器的研究成果不断涌现,在未来光电子学、电子信息领域有重要应用前景。本文以CH_3NH_3Pb X_3光电探测器综合性能为出发点,总结了界面工程、能带工程等器件性能提升方法,从光电探测器光谱响应范围、光吸收能力、响应度与检测率、柔性、稳定性五个方面归纳了近年来CH_3NH_3Pb X_3材料光电探测器的研究进展,并对现存挑战和未来前景作出解析与展望。

自组装MoS_2纳米结构的可控合成及电催化产氢性能研究

以廉价的仲钼酸铵和硫化铵为原料合成出硫代钼酸铵[(NH_4)_2Mo S_4]前驱体,通过调控前驱体浓度,采用水热法实现二硫化钼(MoS_2)纳米颗粒、纳米片和纳米花的可控自组装制备,分析其自组装生长机理.研究MoS_2不同纳米结构对电催化产氢性能的影响,发现纳米片结构的MoS_2具有较高的催化活性,析氢过电位仅为310 m V,塔菲尔斜率为32.7m V/dec,并且随着纳米片层数增加,球形纳米花结构的MoS_2催化活性降低,但其催化稳定性较好.

Ni-Co双金属氧化物纳米结构制备及其在超级电容器中的应用

超级电容器作为一种新型的储能器件,近年来已经成为电化学储能领域的研究热点。在各种电极材料中,过渡金属氧化物是较理想的选择,这是由于它们在电极/电解液界面可发生快速可逆的法拉第氧化还原反应。本文采用水热法通过调剂反应源镍、钴元素的比例获得不同比例的Ni-Co双金属氧化物纳米棒。结果表明,双金属氧化物Co1.29Ni1.71O4和NiCo_2O_4双金属氧化物的比电容值明显高于单金属NiO和Co_3O_4,表现出较好的倍率特性。因此,双金属氧化物的实施为解决过渡金属氧化物循环性能和倍率特性不足的问题提供了一条新的途径。

铌酸钾钠纳米棒阵列的取向生长和压电性能研究

采用水热法在不同取向的单晶SrTiO_3(STO)衬底表面生长了正交相铌酸钾钠(KNN)一维纳米结构。在(100)-SrTiO_3衬底表面可实现铌酸钾钠纳米棒阵列的取向生长;而在(110)和(111)-SrTiO_3表面都分别生长着多取向一维纳米结构。TEM和XRD结果均表明,(100)-Sr TiO_3表面的纳米棒为单晶正交相结构,且沿[110]取向生长。此外,单根铌酸钾钠纳米棒的轴向压电常数可达到150 pm/V,利用该纳米棒阵列组建的纳米发电机的输出电压高达10 V。

基于NB-IoT的电梯安全远程监控系统设计

现代社会电梯的数量不断增加,电梯安全问题逐渐突显出来,对人民的生命财产安全产生威胁;传统的电梯故障解决方法耗时耗力,不但浪费了大量的人力物力,并且维修与保养效率低下,特别是对电梯困人故障的解救时间长,因而成为了电梯的社会问题;针对以上问题,设计了一种基于NB-IoT的电梯安全远程监控系统,实时监控电梯运行状态并即时通知维修人员救援;采用基于Cortex-M3内核的32位低功耗微控制器STM32F103VCT6为主控芯片,实现信号的处理,通信状态机的优化,终端与云端的信息交互等功能;通过NB-IoT无线通信网络,实现电梯运行状态信息采集终端与云端服务器之间的低成本低功耗的信息传输;基于Python和SQL Server开发了云端web服务器及数据库系统,完成电梯故障信息、运行状态信息、维修保养记录等数据在云端的接收、保存、管理和显示;该远程监测系统实现电梯运行状态及故障数据的高效传输,具备同时监控十万台以上数量的电梯的能力,当前已入网电梯1327台;本系统具有实用性强、稳定性高、安全性好、可扩展性优等优点。

准同型相界附近0.02Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.50Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.48Pb(Zr_xTi_(1-x))O_3陶瓷压电性能研究

采用传统固相反应法制备四元系0.02Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.50Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.48Pb(ZrxTi1-x)O3(0.29≤x≤0.34)陶瓷.观察样品的晶相结构和显微结构,测试压电性能和介电性能.随着Zr/Ti比的增大,晶相从四方相向三方相转变.发现准同型相界位置在x=0.32附近.1 240℃烧结的0.02PZN-0.50PNN-0.48PZ32T陶瓷展现了良好的压电性能,压电常数d33为715 p C/N,机电耦合系数kp为0.541,剩余极化强度Pr为25.5μC/cm2,矫顽场强Ec为5.6 k V/cm.新的压电材料适合高性能压电器件应用,且简单的制备方法给生产带来极大便利.

基于轻量级人脸识别的智慧地铁云支付系统搭建

当下智能出行已成为一种常态,如何高效推动智慧城市已成为一种发展趋势.由于当前人脸识别存在模型参数识别量大、特征提取缓慢和人脸数据集姿态单一的问题,在实际人脸识别任务中无法取得好的识别效果.本研究以武汉地铁为模型,提出一种基于轻量级的人脸识别的智慧地铁云支付系统构建的方案,融合人脸识别和电子支付技术,通过使用一种基于MTCNN算法进行人脸检测与识别,辅以Hadoop框架进行大数据技术下的分布式人脸识别和后台数据存储,经实验结果反馈,识别精准率为99.74%、召回率为98.75%,单帧平均耗时为0.081 s,有效保证识别效率和准确性,为人脸识别地铁商用化提供一套解决方案.

染料敏化太阳电池中准固态电解质的研究进展

染料敏化太阳电池(DSSC),因廉价、清洁、高效等优点而备受关注和研究。电解质作为DSSC的重要组成部分,对电池的稳定性能及内部电子输运和染料再生等方面有重要的影响。目前,基于液态电解质的DSSC的光电转换效率已突破14%,但液态电解质中有机溶剂易挥发,造成电池封装困难和使用寿命缩短等问题,限制了DSSC的发展。准固态电解质的引入,在保证电池具有较高效率的同时改善了DSSC的长期稳定性,并将利于DSSC大规模的商业化生产。对液态电解质、固态电解质以及准固态电解质的性能、优点及存在的问题进行了概述;并从可逆/不可逆的角度出发,详细评述了准固态电解质在DSSC中的研究进展,分析了准固态电解质在DSSC中的发展趋势。

Sb掺杂ZnO纳米线的制备与光电性能研究

采用化学气相沉积法在蓝宝石(c-Al2O3)衬底上外延制备了不同含量的Sb掺杂氧化锌(ZnO)纳米线,并通过SEM,XRD,XPS,PL以及霍尔效应仪等测试手段对掺Sb后的ZnO纳米线进行了形貌、成分以及光电性能的表征。XPS测试结果表明,Sb原子成功的掺入到了ZnO纳米线晶格中。PL光谱分析显示,随着Sb掺杂含量的增加,纳米线的缺陷浓度增加,纳米线的结晶性变差。霍尔效应测试结果表明,在一定的掺杂含量范围(3%~4.5%)内,纳米线呈p型导电性。

TiO2/SiO2芯壳纳米阵列光阳极的制备及其光电性能

在阳极氧化获得的一维TiO2纳米管阵列表面通过溶胶浸泡法引入具有宽带隙的SiO2薄钝化层,构建了TiO2/SiO2芯壳纳米阵列光阳极,详细研究了SiO2溶胶处理对光阳极微结构和组装染料敏化太阳能电池光电性能的影响。研究发现,在TiO2纳米管表面引入SiO2薄层,不仅增大了光阳极的比表面积,提高了对染料的吸附和对光的俘获,而且SiO2有助于在TiO2光阳极的表面形成能量势垒,有效抑制了TiO2中的电子与电解液或染料的复合。当SiO2溶胶处理时间为6h时,组装电池具有最佳的光电性能,电池能量转换效率达到8.87%,与未经SiO2溶胶处理的TiO2纳米阵列光阳极组装电池相比提高了72.57%。

一种电流注入补偿的电容测量电路

电容式触摸屏测量系统主要实现电容到数字信号的转换,但芯片IO及PCB板上存在的寄生电容会严重影响电容测量电路中微小感应电容的测量精度.针对该问题,提出了一种基于电流注入的补偿时间可调的电容测量电路.详细分析了电路中存在的失配误差,进一步改善了电容测量的精度,适当改变电路中相关量的参数值,可有效提高电容测量的动态范围.基于SMIC 0.18μm标准CMOS工艺进行电路设计,整体版图面积约为0.21 mm 2.采用Spectre工具对电路进行仿真,结果表明:该电容测量电路在-40℃~125℃范围内,测量0~1 pF的感应电容,转换时间约为50μs,分辨率可达到1 fF,转换得到12位数字信号的信噪比为70.1 dB,有效位数为11.56 bit,电源电压为1.8 V,总功耗为0.19 mW.

TiO2/Al2O3核壳纳米阵列光阳极对染料敏化太阳能电池光电性能的改善

以异丙醇铝为前驱物水解制备了氧化铝溶胶,通过溶胶浸泡Ti O_2纳米管阵列并采用退火处理在纳米管表面引入了具有高介电常数、宽带隙的薄Al_2O_3钝化层,构建了TiO_2/Al_2O_3核壳纳米阵列光阳极并应用于染料敏化太阳能电池(DSSC)。详细研究了不同溶胶浸泡时间和溶胶浓度对阵列光阳极微结构和组装器件光电性能的影响。发现在0.02 mol/L的溶胶中浸泡处理15 min的Ti O_2纳米阵列光阳极组装的电池具有最佳的能量转换效率(η=7.85%),与未经钝化层处理的器件相比电池效率提升了59%。研究表明,纳米阵列光阳极中引入Al_2O_3薄钝化层不仅能提高器件的开路电压,而且有效抑制了载流子与电解液中的I3–离子和染料受主态的复合;适当厚度的Al_2O_3钝化层能让光生载流子有效隧穿到Ti O_2纳米阵列光阳极,因而基于Ti O_2/Al_2O_3核壳纳米阵列光阳极的电池光电性能得到了显著提升。

无机钙钛矿纳米线太阳能电池的界面优化研究

在钙钛矿太阳能电池的研究中,界面优化是提升钙钛矿太阳能电池光伏性能的有效方法之一。采用含苯乙基碘化铵(PEAI)溶液对CsPbBr3纳米线/C电极的界面进行钝化处理,使得PEAI与两步法制备的CsPbBr3纳米线表面的PbI2反应生成了二维片状钙钛矿PEA2PbI4中间层,从而改善了CsPbBr3纳米线吸光层与C电极之间界面接触问题,最佳的PEAI浓度为10 mg/mL,此时组装电池的光电转换效率相较未处理器件提升了112%。PEAI处理后组装的器件在温度(30±2)℃以及湿度(50±10)%RH环境下保存3000 h后性能仍然无明显衰减,表现出了很好的稳定性。

SnCl4修饰对TiO2纳米阵列微结构及光电性能的影响

TiO2一维纳米阵列具有直接的电子传输通道,在钙钛矿太阳能电池的电子传导方面具有明显优势。采用SnCl4溶液水浴在水热制备的TiO2纳米阵列表面引入SnO2纳米晶粒,详细研究不同浓度SnCl4处理对TiO2纳米阵列微结构和钙钛矿太阳能电池光电性能的影响。研究发现,TiO2纳米阵列表面引入SnO2纳米晶粒,不仅获得了TiO2具有的高电子传导,而且SnO2颗粒的引入增强了钙钛矿中光生电子向电子传导层的注入;同时SnO2纳米晶颗粒的引入有助于填补纳米阵列支架中的缝隙,抑制器件中的载流子复合。TiO2纳米阵列经0.02 mol/L SnCl4溶液处理,基于SnO2纳米晶粒修饰的TiO2纳米阵列组装钙钛矿太阳能电池获得了最佳的光电性能,其光电转换效率达到17.13%。

铌酸钾钠无铅压电纳米棒阵列的自供电紫外敏感特性研究

采用水热合成技术生长铌酸钾钠(KNN)纳米棒阵列,研究KNN纳米棒阵列的压电响应、光吸收特性和紫外光辐照下的压电发电性能.结果表明,在190℃的水热反应下,可在[100]取向的钛酸锶单晶衬底上生长出沿正交相[110]取向的KNN纳米棒阵列.单根KNN纳米棒的径向压电常数约为56pm/V.此外,KNN纳米棒阵列对360nm以下的紫外光具有较强吸收,且吸收峰位于245nm处.将纳米棒阵列进行封装,可构成垂直结构的压电发电器件.在作用力为8N、频率为3Hz的垂直敲击作用下,纳米棒阵列在黑暗环境中可产生峰峰值为8.11V的交流脉冲电压,且输出电压峰峰值会随器件所受紫外辐照的波长和功率的变化而发生改变,呈显著自供电的紫外光敏特性.其中,当光功率为0.25mW/cm^2、紫外光波长从310nm降低至265nm时,器件输出电压峰峰值由7.87V降低至7.64V.当紫外光波长为310nm,光功率提高至3.25mW/cm^2时,器件峰峰值降低至7.54V.KNN纳米棒阵列这种自供电紫外敏感特性,可归因于紫外光照射下KNN纳米棒中光生载流子在压电势作用下的重新分布对压电势的屏蔽效应所致.

A位掺杂的LaFeO_(3)纳米颗粒电化学性能的研究

为了研究A位掺杂对LaFeO_(3)的结构及电化学性能的影响,本文中采用溶胶凝胶法制备并在空气中800℃退火获得La1-xBixFeO_(3)纳米颗粒.研究发现,随着Bi元素的掺杂,材料的氧还原(ORR)性能显著提升.通过一系列电化学测试发现,无论是起始电位、极限电流密度,还是Tafel斜率与未掺杂样品相比都有显著提升,并在x=0.15时得到最优的ORR性能.这可能是因为Bi的掺杂使得LaFeO_(3)发生晶格畸变并导致材料中的氧空位增加,从而得到更优的ORR性能.

Ag纳米颗粒局域表面等离子体共振增强CsPbBr_(3)纳米片光电探测器性能研究

采用热注入法,通过添加短链配体辛酸和辛胺制备金属卤化物钙钛矿CsPbBr_(3)纳米片,引入AgBr作为Ag前驱体,通过光照还原合成Ag@CsPbBr_(3)复合纳米片,组装Au/CsPbBr_(3)/Au和Au/Ag@CsPbBr_(3)/Au光电导型探测器.研究发现,探测器对520 nm可见光具有良好的探测性能,在Ag纳米颗粒局域表面等离子体共振效应的作用下,探测器响应度由198.6μA/W增至240.3μA/W,增幅达21%.该探测器在520 nm波段光电响应良好,在未来的可见光通信中具有重要的应用前景.

CsPbI3-xBrx钙钛矿薄膜的优化与及光电性能研究

有机–无机杂化钙钛矿材料中的有机成分造成器件性能衰减是该类光电器件产业化应用中存在的主要挑战,基于铯的全无机卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)研究对解决这一问题具有重要意义。本文针对无机CsPbI3−xBrx钙钛矿薄膜,通过调控卤素I、Br的成分来调节无机钙钛矿带隙和光电性能。综合考虑无机钙钛矿器件效率与稳定性后,选取了CsPbIBr2作为后续研究的组分,进一步研究了前驱体浓度和钙钛矿膜的退火温度对薄膜形貌、晶相及组装电池光电性能的影响,在基于CsPbIBr2的无机钙钛矿太阳能电池中获得了8.14%的效率。