通过2D材料的远程外观远处为研究和应用打开了新的机会,克服了经典外观的某些局限性,并允许创建独立层。然而,将石墨烯作为金属氧化物远程外观的2D中间剂具有挑战性,尤其是当通过脉冲激光沉积(PLD)进行时。石墨烯层可以很容易地在通常施加的高氧气压力下氧化,并且血浆羽流的高度动力学颗粒的影响会导致严重的损害。在这项研究中,解决了这两个方面:氩气被作为惰性背景气体引入,以避免氧化并减少血浆物种对石墨烯的动力学影响。激光斑点尺寸被最小化以控制等离子体的羽流和颗粒通量。作为模型系统,钛酸锶(Sto)是在石墨烯缓冲的STO单晶上生长的准同性恋。拉曼光谱法以评估石墨烯层的2 d,g和d带指纹,并评估沉积后层中层的缺陷结构。我们的结果证明,通过降低激光斑点大小和使用高氩增压提供了对生长动力学的控制,这提供了一种关键策略,以保存PLD期间缺陷密度低的石墨烯,同时允许结构相干氧化物层的一层生长。该策略可能会概括为许多复杂氧化物的PLD远程外延,为使用广泛可访问的PLD工艺将2D材料与复杂氧化物集成开辟了道路。
钙钛矿结构 [1] 及其几乎无限适应性的衍生物阵列,必须算作材料科学中最重要的结构之一,其基本的 ABX 3(A = 大阳离子;B = 较小的阳离子;X = 阴离子)结构原型有助于铁电、[2] 压电、[3] 超导、[4] 光化学 [5] 和许多其他重要的技术特性。近来,随着混合 [3,6–8] 或全无机卤化物钙钛矿 ABX [9,10] 结构制造技术的快速发展,人们对钙钛矿的兴趣进一步增加。其中 A 是有机或碱金属反离子,B 通常是铅或锡,X 是卤素,这使得具有光学和光伏特性的材料 [11,12] 可用于太阳能电池、[13,14] 离子导电材料、[15] 超级电容器 [16] 和其他储能设备 [17]。然而,块状卤化物钙钛矿具有反应性,容易发生表面水合 [18] 相变 [19,20] 和高缺陷密度 [21],从而降低了其性能和寿命。因此,人们开发出了降维卤化物钙钛矿,重点关注胶体、[22] 二维、[23] 量子点、[24] 以及薄膜中的分子级 [25] 制备。虽然在如此低的维度上形成钙钛矿可以增强一些理想的特性,但也会增加其降解的趋势,尽管表面钝化可以减少薄膜中的分解。[26] 尽管如此,维度在纳米尺度上仍然是设计和微调卤化物钙钛矿物理性质的关键,因为它在决定电子结构方面起着关键作用。[27]
与表现出尖锐的兴奋性光致发光(PL)的单一组件二维(2D)金属卤化物钙钛矿(MHP)不同,混合的PB-SN 2D晶格中出现了宽带PL。已经提出了两个物理模型 - 自我捕获的激子和缺陷诱导的stokes变度 - 用于解释这种非常规现象。然而,这两个解释都提供了有限的合理化,而无需考虑强大的组成空间,因此,宽带PL的基本起源仍然难以捉摸。在此,我们建立了高通量自动化的实验工作流程,以系统地探索混合PB-SN 2D MHP中的宽带PL,采用PEA(苯乙酰胺)作为一种模型阳离子,可作为刚性有机隔离器起作用。从频谱上讲,随着早期结晶期间PB浓度的增加,宽带PL通过快速PEA 2 PBI 4相分离而进一步扩大。违反直觉,尽管缺陷密度很高,但具有高PB浓度的MHP表现出长时间的PL寿命。高光谱显微镜在这些膜中识别出实质性PEA 2 PBI 4相分离,假设结晶时通过相分离来建立电荷转移激子,是造成非凡行为的原因。在高PB组成下,这远远超过了缺陷引起的发射的杠杆,从而产生了独特的PL性质。我们的高通量方法使我们能够调和有争议的先验模型,这些模型描述了2D PB-SN MHP中宽带发射的起源,从而阐明了如何全面探索复杂材料系统的基本原理和功能。
ZnMgO 固溶体体系之所以受到关注,是因为通过改变其成分可以调整许多重要的物理特性。该合金体系在室温下覆盖了直接带隙 3.36 eV(ZnO)和 7.8 eV(MgO)之间的宽紫外 (UV) 光谱范围,因此对短波长光学应用非常有吸引力,例如紫外探测器 [1-3] 和光发射器 [4-6]。Zn 1-x Mg x O 体系 [7,8] 通过调整体系中的成分(x 参数值),可以模拟宽光谱范围内的光学、发光和光电特性。通过改变成分,可以生产用于短波长 UV-A(320-400 nm)、UV-B(280-320 nm)和 UV-C(200-280 nm)辐射的装置 [9,10]。这些材料的纳米结构化,特别是纳米结构薄膜的生产,是模拟特定性能的另一个元素。各种技术已用于制备 ZnMgO 薄膜,如脉冲激光沉积 (PLD) [11]、等离子体增强原子层沉积 (PE-ALD) [12]、热液 [13]、化学浴沉积 (CBD) [14]、射频等离子体辅助分子束外延 (RF-MBE) [15-18]、DC [19, 20] 和 RF [21-23] 磁控溅射、化学气相沉积 (CVD) [24]、金属有机化学气相沉积 (MOCVD) [25, 26]、气溶胶沉积 [27-31] 和溶胶-凝胶旋涂 [30, 32-35]。气溶胶沉积法具有易于控制和处理化学品和基材以及对化学计量具有出色控制的优点。由于采用非真空设备、低温处理、低缺陷密度和低环境影响,该方法适合于以更快的速度和低成本制备高质量大面积薄膜。该方法可以在相当短的时间内沉积薄膜,易于掺杂,并制备具有良好电学和光学性质的均匀薄膜。
设备,采用非平衡分子动力学方法来研究工作温度,界面大小,缺陷密度和缺陷类型对氮化碳/石墨烯/钻石异种结构的界面导热率的影响。此外,计算各种条件下的声子状态密度和声子参与率,以分析界面热传导机制。结果表明,界面热电导随温度升高而增加,突出了异质性固有的自我调节热量耗散能力。随着温度从100升的增加,单层石墨烯结构的界面热电导增加了2.1倍。这归因于随着温度升高的重叠因子的增加,从而增强了界面之间的声子耦合,从而导致界面导热率增加。此外,在研究中发现,增加氮化岩和石墨烯的层数会导致界面热电导量减少。当氮化壳层的数量从10增加到26时,界面的导热率降低了75%。随着层数增加而减小的重叠因子归因于接口之间的声子振动的匹配减少,从而导致较低的热传递效率。同样,当石墨烯层的数量从1增加到5时,界面热电导率降低了74%。石墨烯层的增加导致低频声子减少,从而降低了界面的导热率。此外,多层石墨烯可增强声子定位,加剧了界面导热的降低。发现引入四种类型的空缺缺陷会影响界面的导电电导。钻石碳原子缺陷导致其界面导热率增加,而镀凝剂,氮和石墨烯碳原子的缺陷导致其界面导热降低。随着缺陷浓度从0增加到10%,由于缺陷散射,钻石碳原子缺陷增加了界面热电导率,增加了40%,这增加了低频声子模式的数量,并扩大了界面热传递的通道,从而提高了界面热电导率。石墨烯中的缺陷加强了石墨烯声子定位的程度,因此导致界面导热率降低。胆汁和氮缺陷都加强了氮化炮的声子定位,阻碍了声子传输通道。此外,与氮缺陷相比,甘露缺陷会引起更严重的声子定位,因此导致界面的界面热电导率较低。这项研究提供了制造高度可靠的氮化炮设备以及广泛使用氮化壳异质结构的参考。
总固定负电荷密度q tot≈1×10 13 cm - 2结合使用,低界面缺陷密度D IT为≈1×10 11 ev -1 cm -2。[4-9]虽然低d表示相当好的化学表面钝化,但高负q tot会导致表面上的电子密度降低,从而导致重要的田间效应对C-SI表面钝化产生了贡献。因此,这种高负q TOT诱导n型Si表面上的反转层,而在P型表面上形成了积累层。n型Si表面上的内部层使其易于使用n型金属触点处的寄生分流作用。[10] There- fore, Al 2 O 3 is predominantly applied to p -type c-Si surfaces, such as the rear surface of passivated emitter and rear cell (PERC) passivated emitter and rear cell solar cells – the current mainstream cell design in high-volume production [11,12] – or the front-side boron-doped p + emitter of n -type c-Si tunneling oxide passivating接触(TopCon)太阳能电池,由于其效率更高,目前变得越来越有吸引力。[11,13–15] Al 2 O 3对于高级细胞设计的效率也非常相关,范围为26%,例如后部发射极(TopCon)细胞[16]或在氧化物相互作用的背部接触(polo-ibc)细胞(Polo-ibc)细胞上的聚晶体中的多层si,但有效的效果(均为有效的)(未经跨度) - 未经有效的态度(未经) - 未经有效的态度 - 不及格(Untercive)。 必需的。与单层相比,厚度只有几个纳米层的多层层为在纳米尺度上修改材料特性的机会。[19]最近,对不同表面钝化方案的直接比较表明,Al 2 O 3 [3]仍然有改进的余地,随着设备的效果的改善,这变得越来越重要。一个有趣的例子是所谓的界面偶极层,目前对其进行了强烈的侵略,尤其是用于在金属 - 氧化物 - 氧化导管现场效应晶体管(MOSFET)中的应用以调整所需的平板电压。[18-20]它们是由两个或三个不同的介电层组成的多层,可以简单地通过改变双层或三层的数量来提供增加平坦电压的可能性。这种平流电压偏移的起源是偶极子,仅在该多层的特定接口处形成,仅具有一个极性。例如,已经报道了SIO 2 /Al 2 O 3堆栈,其中仅在一个极性的SiO 2 /Al 2 O 3接口处形成偶极子,但在Al 2 O 3 /SiO 2界面上却没有相反的极性。