使用化学浴沉积合成 ZnO 薄膜并研究物理化学性质 Pooja B.更多,1 Sanjay B. Bansode,1 Mariya Aleksandrova,2 Sandesh R. Jadkar 1 和 Habib M. Pathan 1,* 摘要 在目前的研究中,我们在 70°C 温度下通过化学浴沉积法 (CBD) 在 FTO(氟掺杂氧化锡)基板上合成了 ZnO 薄膜。X 射线衍射研究表明,ZnO 薄膜具有六方纤锌矿结构,沿 (002) 方向有纹理。此外,扫描电子显微镜证实了沿垂直(c 轴)方向取向的微米级棒的形成。此外,还检查了各种光学和光电化学 (PEC) 特性。从紫外-紫外光谱分析可知,ZnO 薄膜的光学带隙为 3.1 eV。光致发光光谱显示,沉积的薄膜在紫外区具有尖锐的发射,在可见光区具有宽发射,这可能与 ZnO 中的缺陷有关。电化学阻抗谱表明,在光照下,ZnO 薄膜表现出较高的光电流密度的 PEC 性能。计时电流法显示,光电流密度随时间变化的稳定性测试为 60 μA/cm 2 。此外,莫特-肖特基曲线证实,沉积的 ZnO 薄膜为 n 型,载流子密度为 8.55×10 18 cm -3 。
图 1. (a) 基于混合阳离子 2D-PPA 的钙钛矿结构图。2D 或准 2D 结构可能在晶粒边界处形成。此处显示 n = 2 准 2D 结构以供说明。使用单阳离子 PEA + 和混合阳离子 F5PEA + –PEA + 2D-PPA 的器件特性比较:(b) 具有正向和反向电压扫描方向的光电流密度-电压曲线;(c) EQE 曲线;(d) 稳定的功率输出;(e) 室温下相对湿度为 45%–60% 时未封装器件的储存稳定性(ISOS-D-1 稳定性)。
以化学能形式释放能量。9–16 该领域最新发展的一个例子是 Yangen 等人设计的 SRFB,它使用 I3/I 和 Br/Br3 作为氧化还原活性对。17 SRFB 由 WO3 装饰的 BiVO4 光阳极驱动,可提供 1.25% 的太阳能到输出能量转换效率。Yan 等人报道了一种由 Li2WO4/LiI 氧化还原对和染料敏化 TiO2 光电极组成的 SRFB,在放电密度为 0.075 mA cm2 时可实现 0.0195 mA h mL1 的电池容量。1 最近,Amirreza 等人构建了一个串联结构,其中有一个裸露的赤铁矿光阳极和两个串联的染料敏化太阳能电池; 2仅使用赤铁矿作为光阳极的AQDS(蒽醌-2,7-二磺酸盐)/碘化物SRFB从太阳能到化学能的转化效率约为0.1%。全钒氧化还原流电池,包括钒基SRFB,由于其高可逆性和快速的反应动力学,在世界范围内得到了广泛的研究和开发。3 – 6郝等人将氮掺杂的TiO 2光阳极应用于微流体全钒光电化学电池,平均光电流密度为0.1 mA cm 2。7Zi等人。展示了一种 AQDS/V 4+ SRFB,它使用负载在氟掺杂氧化锡 (FTO) 上的 TiO 2 纳米粒子作为光阳极,能够产生 0.14 mA cm 2 的相对稳定的光电流。8
AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管 (HEMT) 结构具有出色的电气和材料特性,使其成为制造高性能紫外光电探测器 (UV PD) 的理想选择,尤其是使用金属-半导体-金属 (MSM) 配置时。然而,MSM 设计的金属布局和多堆栈 HEMT 中的晶体缺陷会降低光电流并降低器件性能。具有不同纳米特征的 AlGaN/GaN 表面纳米结构化是一种很有前途的方法,可以提高光吸收效率并增加器件响应。在这项工作中,我们展示了通过使用周期性纳米孔阵列设计表面来增强性能参数的 AlGaN/GaN HEMT MSM 紫外光电探测器。光学模拟用于优化纳米孔周期性和深度的设计。我们制造了具有不同纳米孔深度的无图案化和纳米孔图案化器件,并且随着纳米孔的加入,它们的性能得到了显着增强。具有 40 nm 深纳米孔和 230 nm 阵列周期的器件在光电流 (0.15 mA)、响应度 (1.4 × 10 5 AW − 1 )、紫外/可见光抑制比 (≈ 10 3 ) 和比探测率 (4.9 × 10 14 Jones) 方面表现出最高的性能。这些发现提出了一种与 HEMT 兼容的策略来增强紫外光电探测器在电力光电应用中的性能,突出表明纳米孔图案化对于紫外光电检测技术的进步具有良好的前景。
此外,铝还可用于制造薄膜晶体管 (TFT)、光电探测器、太阳能电池和许多其他设备 [3]。由于铝易于沉积、表面电阻低,并且能够引入背面场效应 (BSF),从而最大限度地降低设备背面的载流子复合率,因此在太阳能电池制造中被广泛用作背接触 [4,5]。在太阳能电池中,铝触点的高反射特性可用作光捕获解决方案,其中低能光子将被倾斜反射回吸收层。这增加了设备中光(光子)的光路长度,从而提高了薄膜太阳能电池的吸收效率、光电流产生和量子效率,特别是在长波长区域 [6]。
不断增长的全球能源需求与资源和空间限制相结合,需要增强结晶硅太阳能电池,这是当前的主要太阳能技术。但是,由于他们开始接近理论效率限制,他们的效率仅在最近20年中逐渐提高。主要损失的来源是热化,其中超过硅吸收的带隙的能量是热量的。有机分子中的单线激子裂变已被提出以减少这些损失。通过使有机层吸收高能光,并将从单裂裂变过程产生的三重态激子转移到硅中,该光谱区域中的光电流可以增加一倍,从而将效率从传统限制提高的29.4%提高到42%。
Sandia 开发了一种结构化 ASIC,它通过使用预先合格的基础阵列,可以实现快速周转、降低非经常性工程 (NRE) 和开发成本,并降低开发风险。结构化 ASIC 是一种使用 ViASIC ® Via-Mask 技术的金属通孔可配置、规则结构状结构。Sandia 的结构化 ASIC 经过分区以实现电源排序和冗余,还允许关闭未使用的晶体管以最大限度地降低功耗、静态电流和光电流。还提供包含封装去耦电容器的选项。目前,已经开发了两个产品平台:Eiger ViArray 数字抗辐射结构化 ASIC 和 Whistler ViArray 混合信号抗辐射结构化 ASIC。
IV 应用 光源尺寸/温度 电压 电流 1 个太阳 Spectrolab X25 30 cm x 30 cm ±0.5 mV ±10 pA 连续 滤波 3 kW Xe 5-50 °C ±50 V ±16 A 0.1 - 20 个太阳 连续 1 kW Xe ~ 1 cm 直径 ±0.1 mV ±1 µA 聚光器 1 至 200 个太阳 5-80 °C ±10V ±10 A 脉冲 Spectrolab LAPSS 2 个 Xe 闪光灯 1 mV 1 mA 聚光器 Spectrolab HIPSS 2 个灯和镜子 100 V 50 A 2 个参考通道 多源光谱可调 0.1 至 1 个太阳操作。针对 6 个结点进行了演示,可以将每个结点的光电流设置在 1% 以内。光谱可调聚光器 Spectrolab THIPSS 可在 6 个月内投入使用。
由亚波长大小的金属或介电纳米结构二维排列组成的光学超表面可用于操纵亚波长厚度层的光特性。1–4 光学超表面被认为是完美的 5 和选择性 5,6 吸收器和透镜。7 光学超表面的可能应用包括与 CMOS 图像传感器结合用作滤波器 8 或用作生物传感器的构建块。9,10 相比之下,很少有人尝试将超表面直接整合到光电器件中,并利用其波长选择性和偏振选择性等特性。金属超表面已与体光电探测器相结合,用于光电流增强和传感。11,12 介电超表面已被构造到体 Si 和 Ge 光电二极管的顶层,以增强宽带响应度。13
压缩态是连续变量 (CV) 量子信息处理的主要资源。为了以可扩展且稳健的方式实现 CV 协议,最好使用集成光子学平台生成和操纵压缩态。在本信中,我们展示了使用具有双泵四波混频过程的小型氮化硅微谐振器在射频载波边带中生成正交相位压缩态。我们记录的压缩噪声水平比光电流散粒噪声低 1.34 dB(0.16 dB),这相当于芯片上 3.09 dB(0.49 dB)的正交压缩。我们还表明,考虑泵浦场的非线性行为对于正确预测此系统中可以产生的压缩至关重要。这项技术代表着朝着创建和操纵可用于量子信息应用(包括通用量子计算)的大规模 CV 簇状态迈出了重要一步。