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水基锂生产工艺放大...
具有橄榄石结构的磷酸铁锂 (LiFePO 4 或 LFP) 因其环保、高循环性能和安全性而被视为最有前途的锂离子电池正极材料之一 (Wang and Sun, 2015)。与其他锂电池正极相比，LiFePO 4 具有多种优势，例如长寿命、高功率、高安全性和低容量衰减 (Armand and Tarascon, 2008, Ghadbeigi et al., 2015, Dunn et al., 2011)。基于 LFP 的电池已迅速占领市场的各个领域，其未来发展前景仍然光明。尽管它们不是汽车用途的首选，但亚洲市场正在重新评估它们，以降低最终产品的价格并抑制钴的整体使用量 (Gucciardi et al., 2021)。对于此应用，进一步提高电池的性能、降低电池成本，同时认真处理电池生产和处置过程中可能出现的所有环境问题都是适当的。为此，必须开发新的材料合成生产方法和新的电极制造配方 (Liu et al., 2021)。为了实现这些结果，有必要设计具有成本效益且质量可控的材料和电极制造工艺 (Valvo et al., 2017)。过去，在我们的实验室中，使用创新方法合成了性能良好的 LFP，其主要优势在于 LFP 不需要在受控气氛的烤箱中生产，因为可以在空气中获得它 (Prosini et al., 2016)。同时，开始了一项研究活动，以生产含有非氟化水分散性聚合物作为电极粘合剂的电极 (Prosini et al., 2015)。由于该聚合物可分散于水中，因此使用它们可以取代锂离子电池技术中通常用作电极制备溶剂的 N-甲基吡咯烷酮 (NMP)，而用水代替。这样不仅可以降低电极的危险性，还可以降低生产成本。事实上，据计算，对整个阴极生产而言，47% 的总工艺能量消耗在电极的干燥过程中，用于 NMP 蒸发和回收 (Wood 等人，2018)。从这两个实验室规模开发的工艺出发，本文我们描述了一个中试工厂的设计，该工厂能够生产公斤级的 LFP 和制备 26 cm2 大小的水基电极。虽然这些工艺的规模与工业规模的工艺无法相比，但同时它们也比实验室规模的工艺要大得多。
线性到非线性飞秒激光脉冲在空气中聚焦的能量极限 Yu.E.Geints 1 , DVMokrousova 2 , DVPushkarev 2 , GERizaev 2 , LV
线性到非线性飞秒激光脉冲在空气中聚焦的能量极限 Yu.E.Geints 1、DVMokrousova 2、DVPushkarev 2、GERizaev 2、LVSeleznev 2、I.Yu.Geints 1,3、AAIonin 2 和 AAZemlyanov 1、1 VE Zuev 俄罗斯科学院西伯利亚分院大气光学研究所，1，Zuev 院士广场，托木斯克 634055，俄罗斯 2 PN 俄罗斯科学院列别捷夫物理研究所，53 Leninskii pr.，莫斯科 119991，俄罗斯 3 莫斯科国立大学物理学院，列宁戈里，莫斯科 119991，俄罗斯 * 电子邮件：ygeints@iao.ru 摘要 紧密聚焦高功率超短激光的传播光学介质中的脉冲通常受介质光学非线性的显著影响，这会显著影响非线性焦点周围的激光脉冲参数，并导致不可避免且通常不受欢迎的焦腰空间扭曲。我们介绍了在不同空间聚焦下飞秒 Ti：蓝宝石激光器脉冲在空气中传播的实验研究和数值模拟结果。我们集中研究了不同聚焦方式下的光谱角和空间脉冲变换 - 从线性到非线性，当脉冲成丝时。据我们所知，我们首次发现了激光脉冲数值孔径范围 - 即从 NA = 2·10 -3 到 5 10 -3（对于 1 mJ 的激光脉冲能量），其中激光脉冲频率角谱和脉冲空间形状的畸变最小。通过数值模拟，我们发现了各种聚焦条件下的阈值脉冲能量和峰值功率，在此范围内，空气中的线性和强非线性激光脉冲聚焦之间会发生转变。结果表明，随着脉冲数值孔径的增大，该能量极限降低。我们的研究结果确定了足够的激光脉冲数值孔径和能量，以获得焦点附近具有良好光束质量的最大激光强度，适用于各种激光微图案化和微加工技术。1.引言光学介质的强非线性通常在高峰值功率激光脉冲在该介质中的传播中起着显著的作用，这导致脉冲时空自调制和其光谱成分的大规模变化，发生在脉冲高强度区域，即在伴随相对较高的自由电子密度的细长等离子体通道的激光束丝中。在空气和其他透明介质（如水、固体电介质等）中，这种丝状物的峰值强度可高达数百TW/cm2，而平均丝状物横向尺寸因传播介质、激光波长和聚焦条件的不同而从几个微米到数百微米不等[1]。在丝状化过程中，激光脉冲发生深度自相位调制，这导致其频率角谱显著丰富。这也导致了宽超连续谱翼[2]和高发散圆锥发射环[3]的形成。到目前为止，已经有大量研究致力于超短激光脉冲的成丝及其可能的应用（例如，参见评论[1,4,5]）。在峰值功率P 0 超过自聚焦临界功率P c 的准直或聚焦激光脉冲传播过程中，成丝现象开始于所谓的非线性焦点。可以使用半经验马尔堡公式相当准确地估计到非线性焦点的距离z sf
采用 TiO2 模板原子层沉积技术在金刚石膜上制备高 Q 纳米光子谐振器
电子束光刻：根据应用，将电子束光刻胶 (950K PMMA A4，MicroChem) 旋涂至 270 nm-330 nm 的厚度。接下来，在顶部热蒸发 20 nm Au 的导电层，以避免光刻过程中电荷积聚。为了进一步减轻充电效应，我们使用了相对较低的束电流 (0.3 nA)、多通道曝光 (GenISys BEAMER) 和减少电子束在一个区域持续停留时间的写入顺序。光刻胶的总曝光剂量为 1200 uC/cm2，电压为 100 kV (Raith EBPG5000 plus)。曝光后，我们用 TFA 金蚀刻剂 (Transene) 去除导电层，并在 7 C 的冷板上将光刻胶置于 1:3 MIBK:IPA 溶液中显影 90 秒，然后用 IPA 封堵 60 秒，再用 DI 水冲洗。原子层沉积：在进行 ALD 之前，我们在 ICP RIE 工具 (PlasmaTherm Apex) 中使用 10 sccm O2 和 50 W ICP 功率进行三秒等离子曝光，以去除残留聚合物。使用此配方，PMMA 蚀刻速率约为 2.5 nm/s。对于 TiO 2 沉积，我们使用商用热 ALD 室 (Veeco/Cambridge Savannah ALD)。使用四（二甲酰胺）钛 (TDMAT) 和水在 90 C 下沉积非晶态 TiO 2，交替脉冲分别为 0.08 秒和 0.10 秒。沉积期间连续流动 100 sccm N 2，前体脉冲之间的等待时间为 8 秒。沉积速率通常为 0.6 A/循环。 ICP 蚀刻程序：我们通过氯基 ICP RIE 蚀刻（PlasmaTherm Apex）去除过填充的 TiO 2，基板偏压为 150 W，ICP 功率为 400 W，Cl 2 为 12 sccm，BCl 为 8 sccm。蚀刻速率通常为 1.5-1.7 nm/s。SEM 成像：在 5 nm Cr 导电层热沉积后，使用 Carl Zeiss Merlin FE-SEM 对纳米光子结构进行成像。FDTD 模拟：使用 Lumerical 有限差分时域软件模拟环形谐振器、光子晶体腔和光栅耦合器。透射光谱：我们使用自制的共焦显微镜装置，该装置具有独立的收集和激发通道，以进行透射光谱。脉冲超连续源 (430-2400 nm，SC-OEM YSL Photonics) 和光谱仪 (1200 g/mm，Princeton Instruments) 用于宽带测量。为了对单个腔体谐振进行高分辨率扫描，我们使用 50 kHz 线宽、可调 CW 激光器 (MSquared) 进行激发，并使用雪崩光电二极管 (Excelitas) 进行检测。金刚石膜：通过离子轰击 34 生成 500 nm 厚的金刚石膜，并在阿贡国家实验室通过化学气相沉积进行覆盖。在对离子损伤层进行电化学蚀刻后，去除悬浮膜并用 PDMS 印章翻转。然后使用 ~500 nm 的 HSQ 抗蚀剂将它们粘附到 Si 载体上，并在氩气中以 420 C 的温度退火 8 小时。最后，使用 ICP 蚀刻法将膜蚀刻至所需厚度，蚀刻气体为 25 sccm Ar、40 sccm Cl2、400 W ICP 功率和 250 W 偏压功率。蚀刻速率通常为 1.2-1.4nm/s。
厚度和掺杂浓度对太阳效率的影响
of GaN/p-Si based solar cells N. S. Khairuddin a , M. Z. Mohd Yusoff a,* , H. Hussin b a School of Physics and Material Studies, Faculty of Applied Sciences, Universiti Teknologi MARA, 40450 Shah Alam, Selangor, Malaysia b School of Electrical Engineering, College of Engineering, Universiti Teknologi MARA, 40450 Shah阿拉姆（Alam），马来西亚雪兰莪（Selangor），在这项研究中，我们使用PC1D模拟器来证明基于硝酸盐（GAN）的太阳能电池模型的性能分析。已经发现，当GAN底物的层厚度生长时，太阳能电池的效率会降低。这是通过比较GAN和硅底物上的掺杂浓度和层厚度来发现的。随着P掺杂SI层的厚度升高，细胞效率恰好增加。GAN和P -Silicon的最佳掺杂浓度分别为1x10 18 cm -3和1x10 17 cm -3。与其他设计相比，GAN/P-Silicon太阳能电池的效率最高25.26％。（2023年6月21日收到； 2023年9月1日接受）关键字：太阳能电池，甘恩，氮化碳，硅，硅，pc1d1。简介硝酸盐（GAN）设备自然会获得市场份额。gan收入将以75％的累积年增长率扩大。电力电子专家目前面临与电路设计技术，被动组件选择，热管理和实验测试有关的问题，这是由于其高开关速度和操作开关频率[2]。gan合金具有可调的直接间隙，这就是光伏使用它们的原因。用于光电和微电子学中的应用，III-V硝酸盐（如氮化岩（GAN），氮化铝（ALN）和硝酸铝（Innride）及其合金及其合金都特别吸引人。他们的带盖是最初[3]最诱人的地方之一。si还旨在在低温血浆增强化学蒸气沉积（PECVD）方法中作为N型掺杂剂掺入，因为它是高温GAN中的众所周知的供体掺杂剂[4]。由于其直接带隙（例如〜3.4 eV），整个可见光谱中的透射率超过82％，高电子迁移率（〜1,000 cm2/vs）[5] [5]，高导热率和出色的化学稳定性和出色的化学稳定性[6]，氮化物（GAN）具有出色的光学和电气性能。Ingan材料系统的带隙现在跨越了红外线到紫外线。INGAN材料系统对于光伏应用是有利的，因为它可用于制造第三代设备，例如中型太阳能电池，除了高效的多官方太阳能电池外，由于其直接和宽的带隙范围[7]。氮化物具有有利的光伏特性，例如低有效的载体，高迁移率，高峰值和饱和速度，高吸收系数和辐射耐受性，除了宽带间隙范围[8]。IIII-V硝酸盐技术能够生长高质量的晶体结构并创建光电设备的能力证实了其高效光伏的潜力[9]。上述情况使我们能够控制费米水平显然随着gan厚度的上升而向上移动，并减少传导带最小值（CBM）值和价值最大（VBM）值[10]。压缩应力的松弛和较厚的GAN层的载体浓度增加是依赖厚度依赖性带结构的初步解释[11]。
超敏感和超薄的光晶体管和光子...
1纳米科学技术中心，奥兰多市中心大学 - 美国佛罗里达州32826。 2 Creol，佛罗里达州中部佛罗里达大学的光学与光子学院，美国佛罗里达州32816，美国。 3佛罗里达州中部佛罗里达大学化学系32816，美国4材料科学与工程系，佛罗里达州中部佛罗里达大学，奥兰多，佛罗里达州，佛罗里达州32816，美国。 5物理系，佛罗里达州中部奥兰多市，佛罗里达州32816，美国。 有机无机卤化物钙钛矿量子点（PQD）构成了用于光电设备应用的吸引人的材料，因为它们的独特特性，例如宽带宽度吸收，高灭绝系数和长的电子孔 - 孔 - 孔 - 孔孔扩散长度。 但是，它们的电荷传输特性不如石墨烯。 另一方面，石墨烯的电荷产生效率太低，无法在许多光电应用中使用。 目前无法使用有效的光生成和快速电荷传输的石墨烯-PQD（G-PQD）上层建筑。 在本文中，我们使用新型缺陷介导的生长机制直接从石墨烯晶格中生长PQD制备的G-PQDS上层结构，展示了超薄的光晶体管和光子突触。 我们的模拟和实验结果表明，从石墨烯晶格中生长的PQD可以提供有效的途径，将光激发电荷直接传输到石墨烯，从而同步有效的电荷产生和在单个平台上同步。 但是，单层的石墨烯仅吸收2.3％的事件可见光11。 这些1纳米科学技术中心，奥兰多市中心大学 - 美国佛罗里达州32826。2 Creol，佛罗里达州中部佛罗里达大学的光学与光子学院，美国佛罗里达州32816，美国。3佛罗里达州中部佛罗里达大学化学系32816，美国4材料科学与工程系，佛罗里达州中部佛罗里达大学，奥兰多，佛罗里达州，佛罗里达州32816，美国。5物理系，佛罗里达州中部奥兰多市，佛罗里达州32816，美国。 有机无机卤化物钙钛矿量子点（PQD）构成了用于光电设备应用的吸引人的材料，因为它们的独特特性，例如宽带宽度吸收，高灭绝系数和长的电子孔 - 孔 - 孔 - 孔孔扩散长度。 但是，它们的电荷传输特性不如石墨烯。 另一方面，石墨烯的电荷产生效率太低，无法在许多光电应用中使用。 目前无法使用有效的光生成和快速电荷传输的石墨烯-PQD（G-PQD）上层建筑。 在本文中，我们使用新型缺陷介导的生长机制直接从石墨烯晶格中生长PQD制备的G-PQDS上层结构，展示了超薄的光晶体管和光子突触。 我们的模拟和实验结果表明，从石墨烯晶格中生长的PQD可以提供有效的途径，将光激发电荷直接传输到石墨烯，从而同步有效的电荷产生和在单个平台上同步。 但是，单层的石墨烯仅吸收2.3％的事件可见光11。 这些5物理系，佛罗里达州中部奥兰多市，佛罗里达州32816，美国。有机无机卤化物钙钛矿量子点（PQD）构成了用于光电设备应用的吸引人的材料，因为它们的独特特性，例如宽带宽度吸收，高灭绝系数和长的电子孔 - 孔 - 孔 - 孔孔扩散长度。但是，它们的电荷传输特性不如石墨烯。另一方面，石墨烯的电荷产生效率太低，无法在许多光电应用中使用。目前无法使用有效的光生成和快速电荷传输的石墨烯-PQD（G-PQD）上层建筑。在本文中，我们使用新型缺陷介导的生长机制直接从石墨烯晶格中生长PQD制备的G-PQDS上层结构，展示了超薄的光晶体管和光子突触。我们的模拟和实验结果表明，从石墨烯晶格中生长的PQD可以提供有效的途径，将光激发电荷直接传输到石墨烯，从而同步有效的电荷产生和在单个平台上同步。但是，单层的石墨烯仅吸收2.3％的事件可见光11。这些厚度小于20 nm的光晶体管使用该G -PQD上层建筑制备的响应性出色的响应性为1.4×10 8 AW -1，在430 nm处的特异性检测性为4.72×10 15 Jones。此外，上层建筑的光辅助记忆效应使我们能够以36.75 PJ/ SPIKE的低能消耗来证明光子突触行为，这与神经形态计算高度相关。我们通过在机器学习的帮助下证明面部识别来揭示其在神经形态计算中的应用。我们预计PQD上层建筑将在开发高效和超薄的光电设备方面加强新的方向。引言石墨烯是电子和光电应用的理想材料，这是由于其广泛的光谱带宽，出色的运输属性具有很高的迁移率（电子迁移率> 15000 cm2Åv-1·S -1），在环境条件下的特殊稳定性和出色的灵活性稳定性和出色的灵活性1-6。已经开发了大量的复合材料和设备，用于在能量收集和存储中应用，光电遗传学和晶体管7-10。迄今为止，石墨烯光电探测器的响应性仅限于10 -2 AW -1。