时间分辨电子显微镜引起了人们的极大兴趣,可用于研究空间分辨率低于光学衍射极限的超快分子、表面和体积动力学[1–8]。为了实现最佳成像条件,需要精确控制自由电子的发射和传播,这些控制现在也推动了电子-物质相互作用实验[9–14]和显微镜设计[15–18]的进步。对于任何电子显微镜,由于稳定性、相干性以及空间、时间和光谱分辨率之间的权衡,电子发射器和发射机制的选择限制了可实现的成像条件。包含大量电子的短脉冲可用于减少显微镜的曝光时间,并且是生成不可逆动力学的单次图像所必需的,这需要每个脉冲多达 10 9 个电子,但库仑相互作用会展宽大电流脉冲的空间和能量分布,增加像差并降低分辨率[5]。在较长的脉冲中,这些效应会被抑制,大量电子可以在纳秒脉冲包络内传播,同时仍能保持研究相变、反应动力学和蛋白质折叠等过程所需的时间分辨率[19–22]。此外,纳秒脉冲非常适合依赖快速电子门控的仪器,如多通透射电子显微镜[23–25]。这些脉冲可以通过使用光束消隐器及时过滤电子束来产生,也可以通过短激光脉冲触发发射[26]。消隐器通常与连续电子源集成在一起,可以模糊或位移电子束[27]。或者,激光触发需要对电子源进行光学访问,但会引入不同的自由度来控制光发射脉冲的电流、时间持续时间和能量扩展。
符号 名称 单位 BR 构建速度 mm 3 /sd 0 光束腰直径 µm f acq 高速相机采集频率 Hz f osc,meas 测量的熔池振荡频率 Hz f osc,theo 理论预测的熔池振荡频率 Hz FOV 视场 像素 × 像素 / mm × mm fw 波形频率 Hz l 单轨长度 mm lt 层厚度 µm m 重复次数 - M 2 光束质量因数 - P avg 平均激光发射功率 WP bk 激光发射的背景功率 WP max 最大发射功率 WP pk 激光发射的峰值功率 W SR 空间分辨率 µm/像素 t exp CMOS相机的曝光时间 µs t fall 激光下降时间 µs t illumination 照明光的曝光时间 µs t off 激光关闭时间 µs t on 曝光时间 µs t rise 激光上升时间 µs t tot 波形周期 µs V 沉积材料体积 mm 3 δ 占空比 无量纲 ΔP 波形振幅W Λ obs 观察波长 nm Λ process 激光发射波长 nm α 热扩散率 m 2 /s λ 过程的空间波长 µm
使用光学信号摘要来实现应变信号的传感是触觉传感器的有希望的应用。但是,大多数研究现在都集中在Piezophotronic LED阵列上,这些LED阵列很难纳入基于SI的半导体行业。由于SI间接带隙引起的基于SI的设备的光电性能不佳,因此使用SI构造高密度发光设备一直是一件具有挑战性的。在这里,设计和制造了由P-SI微柱组成的基于SI的量子点发光装置(QLED)阵列,并研究了SI中应变偶联效应对基于SI基QLEDS的电致发光性能的机制。QD的引入很容易提供有效且可调节的光发射,并满足不同实际应用的要求。QLED的发射强度取决于注入的电流密度,并且可以通过应变耦合效应调节载体的运输过程。基于SI的光子设备与压力传感的组合可能会对电子皮肤和人类机器界面的领域产生重大影响。更重要的是,这项技术与主要基于SI的半导体行业完全兼容。因此,它在实现大规模的光子设备并扩展其应用程序场的整合方面表现出了希望。
智能家居/城市是物联网的重要体现之一,2 涉及各种类型的电子设备,如智能照明系统、3、4 音频视频设备和安全系统。5 其中,语音激活智能照明可以翻译语音命令,实现对灯光的控制。目前,发光二极管 (LED) 和有机发光二极管 (OLED) 已成为智能家居/城市的流行照明系统,6 而具有可调色发射的有机荧光材料是 OLED、7 生物传感、生物成像、8、9 防伪等潜在应用的重要组成部分。 10 与无机荧光粉相比,有机材料具有精确的分子结构,且分子骨架易于修改,有利于获得具有奇妙光物理性质的各种荧光材料,例如稳定的发光自由基、11 颜色可调的发射,以及单线态裂变、12 室温磷光 13 等。14,15 因此,人们致力于开发新型有机荧光材料,以实现具有先进应用的高科技有机电子器件。此外,已经构建了许多用于多色发射以及白光发射的可调荧光发射有机分子,例如比率响应发光材料、16
Baba , A.、Bai , D.、Sadoh , T.、Kenjo , A.、Nakashima , H.、Mori , H. 和 Tsurushima , T. (1997)。硅晶体中辐射诱导缺陷和非晶化的行为。物理研究中的核仪器和方法。 B 部分:光束与材料和原子的相互作用,121(1 – 4),299 – 301。,Li,X.,Qi,J.,Yu,D.,Li,J.和Gao,P.(2018)。从原子尺度洞察甲基铵碘化铅钙钛矿的结构不稳定性及其分解途径。自然通讯, 9 (1), 4807。陈绍军, 张颖, 张鑫, 赵建, 赵哲, 苏鑫, 华哲, 张建, 曹建, 和冯建军 (2020)。有机-无机杂化钙钛矿通过中间超结构的一般分解途径及其抑制机制。先进材料, 32 (29), 2001107。Cortecchia, D., Lew, K. C., So, J.-K., Bruno, A., & Soci, C. (2017)。多维钙钛矿薄膜中自组织异质相的阴极发光。材料化学, 29 (23), 10088 – 10094。Dar, MI、Jacopin, G.、Hezam, M.、Arora, N.、Zakeeruddin, SM、Deveaud, B.、Nazeeruddin, MK 和 Grätzel, M. (2016)。 CH3NH3PbI3-xBr x 钙钛矿单晶中的不对称阴极发光发射。 ACS Photonics, 3 (6), 947 – 952。Divitini, G., Cacovich, S., Matteocci, F., Cinà, L., Di Carlo, A., & Ducati, C. (2016)。原位观察钙钛矿太阳能电池的热致降解。自然能量, 1 (2), 15012。http://dx.doi.org/10.1037/0021-843X.111.1.15012 Drouin, D., Couture, R., Joly, D., Tastet, X., Aimez, V., & Gauvin, R. (2007)。 CASINO V2.42 — 为扫描电子显微镜和微分析用户提供快速且易于使用的建模工具。扫描, 29 (3), 92 – 101。Ferrer Orri, J.;莱内曼,J.;普雷斯塔特,E.;约翰斯通,DN; Tappy,N.LightSpy。 2021. Giannuzzi, LA、Geurts, R. 和 Ringnalda, J. (2005)。 2 keV Ga + FIB 铣削可减少硅中的非晶损伤。显微镜和微分析,11(S02),828-829。离子偏析对混合卤化物钙钛矿薄膜局部光学特性的影响。纳米快报, 16 (2), 1485 – 1490。Hidalgo, J., Castro-Mendez, A., & Correa-Baena, J. (2019)。钙钛矿太阳能电池的成像和映射表征工具。先进能源材料, 9 (30), 1900444。Huh, Y., Hong, K. J., & Shin, K. S. (2013)。聚焦离子束铣削在金属和电子材料中引起的非晶化。显微镜和微分析,19 (S5),33 – 37。Jeangros, Q., Duchamp, M., Werner, J., Kruth, M., Dunin-Borkowski, RE, Niesen, B., Ballif, C., & Hessler-Wyser, A. (2016)。原位 TEM 分析
电视、智能手机和平板电脑等新兴设备正成为人们日常生活的一部分。2012 年,国际电信联盟无线电通信部门 (ITU-R) 为超高清显示器推荐了一种新的色域标准,称为 BT.2020(或 Rec.2020)。[1] 采用 Rec.2020 色域可以精细地再现自然界中的几乎所有颜色,这些颜色基于红、绿、蓝 (RGB) 三原色,国际照明委员会 (CIE) 色度坐标分别为 (0.708, 0.292)、(0.170, 0.797) 和 (0.131, 0.046)。在这种需求的驱动下,开发能够显示具有极窄发射光谱带宽和高效率的单色 RGB 颜色的新型发光材料和装置是一项至关重要的挑战。有机发光二极管 (OLED) 因其广泛的研究和开发目前被视为 UHD 显示器的主流技术。[2–8] 在过去的二十年里,随着新发光机制的出现,OLED 的效率得到了显著提高,特别是磷光 [5,8,9](第二代)和热激活延迟荧光 [7,10,11](TADF,第三代),这些机制使电子到光子转换的内部量子效率达到 ≈ 100%。尽管电致发光 (EL) 效率如此之高,但大多数传统 OLED 都存在宽带发射光谱的问题,半峰全宽 (FWHM) 通常为 > 50 nm 或更宽,从而导致 EL 的色纯度低。因此,在商用 OLED 显示器中,需要使用额外的彩色滤光片来选择性地透射原色,这不可避免地会导致光提取率下降,并导致器件的外部 EL 量子效率 (EQE) 降低。从器件的功耗角度来看,这种情况也是不利的。最近,以稠合多环 π 体系为特征的多共振诱导 TADF (MR-TADF) [12–24] 材料已成为克服传统 OLED 缺点的有机发射体的新范例,引发了研究兴趣的激增。事实上,与最先进的无机 LED 和量子点 LED 的情况一样,采用有机硼 MR-TADF 发射体的 OLED 已经实现了高效的窄带 EL
据我们所知,本手稿是第一个全面的多体光发射框架,其中包括相干的三体电子 - 光子 - photon-Phonon散射,以预测来自单晶光子座的体积光电子的跨性能分布和平均横向能量(MT)。需要开发这种理论的需求源于缺乏研究,这些研究提供了对管理从单晶发出的光电子横向动量分布的基本基本过程的完整理解。例如,基于密度功能性电子质量的密度官能理论计算的初始谓词表明,PBTE的(111)表面会产生非常小的MTE(≤15meV),而我们的实验产生的MTES比这些预测大十到二十倍,并且还表现出比较低的光学发射阈值比预测较低的预测。本手稿中介绍的AB从头算框架正确地从我们的PBTE(111)中的测量值和在预测阈值下方观察到的光学范围中从我们的测量中重现了MTE的大小。我们的结果表明,在大部分材料和相干的多体电子散射过程中,两种光兴奋的状态都在忽略的初始预测中,它们在PBTE的光发射中起着非常重要的作用(111)。最后,从所吸取的教训中,我们建议一项程序,以快速计算对下一代超快电动局部应用的潜在单晶光阴极和X射线自由电子激光器的应用,这将使在凝聚力问题研究中实现可显着的进步。
具有低维度(如量子点和量子破折号)的抽象半导体纳米结构是实现高性能光子设备的最具吸引力和启发式解决方案之一。当纳米晶方法的一个或多个空间维度时,纳米级的大小效应会产生载体的空间量化,从而使能量水平的完全离散化以及其他量子现象以及其他量子现象(如纠缠 - photon产生或挤压光态)。本文回顾了我们最新的基于纳米结构的光发射器的发现和前景,其中用量子点和量子扣纳米结构制成活跃区域。从基于硅的集成技术到量子信息系统的许多应用都依赖于此类激光源的利用。在这里,我们将材料和基本属性与设备物理联系起来。为此,仔细检查了频谱宽度,极化各向异性,光学非线性以及微波,动态和非线性特性。该论文重点是在天然基材(INP和GAA)上生长的光子设备,以及在硅底物上生长的异质和外展生长的光子设备。这项研究将使用纳米结构作为获得媒体的光发射器开发的最令人兴奋的最新创新,并突出了纳米技术对工业和社会的重要性,尤其是塑造未来的信息和通信社会。
随着相关应用领域的扩大,人们对 AlN 基 III 族金属氮化物半导体合金(如 (Al,Ga)N 和 (Al,In,Ga)N)的关注度也与日俱增。首先,人们之所以对它们感兴趣,是因为它们具有可调特性,可用于发光二极管 (LED) 和其他光电应用 [1],并且具有宽带隙 (WBG) 半导体特性,可用于射频 (RF) 和电力电子应用中的高电子迁移率晶体管 (HEMT)。[2] 2009 年,首次有报道称在 AlN 中添加钪可显著提高压电响应 [3],并很快被用于压电薄膜器件,如手机中的薄膜体声波谐振器 (FBAR)。 [4] 最近有关 Al 1-x Sc x N(x ≥ 0.1)的铁电性的报道,作为第一种纤锌矿铁电材料,引起了进一步的科学兴趣[5,6],也引起了作为混合逻辑存储器设备候选者的重大技术兴趣。
材料可以理解为parter骨钙钛矿AMX 3不同晶体学方向的切口(a =小有机或无机阳离子,例如CS +或CH 3 NH 3 +; m = M = divalent Metal,如Pb 2 +或Sn 2 +或Sn 2 +; x +; x = cl,br或i)。这是通过使用较大的有机阳离子(例如烷基烷基或芳基铵离子)来实现的。[2]所产生的2D结构可以被视为一个被两个有机屏障的无机层的理想量子孔。可以通过改变无机层的厚度[3]来调节此类量子井的光学性质,并结合材料的无机和有机合并的自由度,提供了丰富的化学,结构性,结构性的可爱性。[4]这些材料可以故意选择构建块,以设计2D材料的设计。已建立的2D材料为基础研究和应用提供了一个极好的平台,包括诸如极性物理现象,[5]超导性,[6]和电荷密度波[7]以及水的纯化,[8]光发射diodes,[9] Photovoltaics,[9] PhotoVoltaics,[10]和Sensing and Sensing and Sensing。[11]这个宽范围内在地渗透了分层钙钛矿和2D材料的组合将提供结合许多特性的高级多功能结构。
