通过开放式细胞设计,阴极与空气的必要连接与开发挑战有关。首先,Li金属是用水爆炸性反应性的,因此需要非水电。此外,还需要通过阳极侧的空气渗透性但无水电解质来避免湿度。因此,大多数研究都是在完全非水系统上进行的,其中有机电解质在阳极和阴极侧使用。但是,有机元素会面临自己的挑战。由于大多数气体扩散电极(GDE)是针对与聚氟乙烯(PTFE)的水基电解质优化的,因为无氧/疏水性粘合剂是必需有机电解质与这些GDE相互作用的理解。多孔系统内部的未润湿区域对于提供多个三相接触点至关重要,其中存在气体,电解质和活性材料。液体用薄膜覆盖活性区域,以确保离子传输到活跃部位,而未耶和华的区域则确保适当的气体传输到活跃区域。图1显示了PTFE附近的水基电解质膜的示意图,以及电流密度如何与电极表面上的液体膜厚度相关。在PTFE附近,仅形成薄薄的液体膜,阻碍了离子传输(橙色区域)。在另一侧,带有厚电解质层,甚至被淹没的孔氧气向活性侧的扩散受到长的扩散路径(黄色区域)的阻碍。液体中缓慢的氧扩散导致浓度增加电势。在这两个区域之间,离子传输和氧扩散长度之间的最佳平衡得出的最大电流密度(绿色区域)。如果使用具有优质润湿特性的电子,则绿色区域中的三相区域将减少,并且多孔系统表现出较低的电化学性能。实际上是完全洪水的电极,几乎所有活性位点都覆盖着液体的较低性能。[2]此问题尤其是针对低表面张力的有机液体。[3] Wagner等人研究了缓慢增加电解质渗透的影响。对于碱性燃料电池,他们观察到PTFE的分解,因此在多孔系统内部疏水区域丧失。这减少了三相边界的厚度,在5000 h
通过开放式电池设计将阴极与空气连接起来的必要性与开发挑战有关。首先,锂金属与水反应剧烈,因此需要非水电解质。此外,需要通过透气但防水的膜和阳极侧的无水电解质来避免潮湿。因此,大多数研究都是在完全非水系统上进行的,其中有机电解质用于阳极和阴极侧。然而,有机电解质面临着自身的挑战。由于大多数气体扩散电极 (GDE) 针对水基电解质进行了优化,并使用聚四氟乙烯 (PTFE) 作为非润湿/疏水粘合剂,因此了解有机电解质如何与这些 GDE 相互作用是必要的。多孔系统内的非润湿区域对于提供存在气体、电解质和活性材料的多个三相接触点至关重要。液体用薄膜覆盖活性区域,确保离子传输到活性位点,而非润湿区域确保气体正确传输到活性区域。图 1 显示了 PTFE 附近的水基电解质膜的示意图,以及电流密度与电极表面液膜厚度之间的关系。在 PTFE 附近,仅形成一层薄液膜,阻碍了离子传输(橙色区域)。在电解质层较厚或孔隙被淹没的另一侧,氧气向活性侧的扩散受到长扩散路径的阻碍(黄色区域)。液体中氧气扩散缓慢会导致浓度过电位增加。在这两个区域之间,离子传输和氧气扩散长度之间的最佳平衡可产生最大电流密度(绿色区域)。如果使用具有优异润湿性能的电解质,则绿色区域中的三相区域会减少,多孔系统的电化学性能会降低。最终,完全淹没的电极(几乎所有活性位点都被液体覆盖)会导致性能不佳。[2] 此问题尤其会出现在表面张力低的有机液体中。[3] Wagner 等人研究了缓慢增加电解质渗透的影响。对于碱性燃料电池,他们观察到 PTFE 分解,因此多孔系统内部疏水区域会损失。这降低了三相边界的厚度,5000 小时后电化学性能损失 12-15%
1 de toulouse大学,Insa-CNRS-UPS,LPCNO,135 AV。Rangueil, 31077 Toulouse, France 2 Centre d'Elaboration des Matériaux et d'Etudes Structurales (CEMES), UPR8011 CNRS, Université Toulouse 3, 31055 Toulouse, France E-mail: lassagne@insa-toulouse.fr Graphene-based Hall effect magnetic field sensors hold great promise for the development of ultrasensitive magnetometers with very low power 消耗。经常使用所谓的两通道模型对其性能进行分析,其中简单地添加了电子和孔电导率。不幸的是,该模型无法捕获所有传感器的特性,尤其是磁场灵敏度的偏置电流依赖性。在这里,我们提出了一个高级模型,该模型对基于石墨烯的霍尔传感器如何运行并证明其定量评估其性能的能力有深入的了解。首先,我们根据石墨烯的不同品质报告了传感器的制造,最好的设备可实现高达5000ω/𝑇的磁场敏感性,表现优于最佳的硅和基于窄间隙的半导体传感器。然后,我们使用所提出的数值模型详细检查了它们的性能,该模型将Boltzmann的形式主义与电子和孔的不同Fermi水平结合在一起,以及一种引入底物诱导的电子孔 - 水坑的新方法。重要的是,磁场灵敏度对偏置电流,无序,底物和霍尔杆几何形状的依赖性首次定量再现。此外,该模型强调,由于电流堆积物的出现和霍尔酒吧边缘附近的损耗区域的出现,具有电荷载体扩散长度宽度的设备受到偏置电流的影响很大,比常规HALL效应预测大得多。这些区域的形成诱导了横向扩散荷载载体通量,当Hall电场取消在Ambipolarememime中,能够抵消由Lorentz力诱导的载体。最后,我们讨论了Fermi Velocity Engineering如何增强传感器性能,为将来的超敏感石墨烯效果传感器铺平了道路。关键字:石墨烯,石墨烯霍尔传感器,磁场传感器,霍尔效应,玻尔兹曼形式主义,费米速度重新归一化,电子孔布丁
和非结构化数据。[1,2] 在大脑中,信息储存在突触中,突触中有一个裂缝连接两个神经细胞(神经元)。 当输入刺激到达前神经元时,神经递质会从前神经元分泌出来,与后神经元上的受体结合,并调节离子传输通道(图 1a)。[3] 离子通过通道的动态通过激活/停用离子通透性通道的形成(即电导更新)在增强/减弱突触权重方面起着至关重要的作用。[3] 根据突触前刺激,突触权重会暂时维持或持续数分钟、数小时甚至更长时间,并可充当记忆状态。 开发一种通过类似离子的动力学更新电导的人工突触将非常接近地模拟生物突触的行为,并最终可以模拟各种生物神经操作。漂移忆阻器已经成功模拟了具有长期增强 (LTP) 和长期抑制 (LTD) 特性的电导更新,但本质上是随机的 [4] 并且需要额外的扩散元件来模拟离子动力学。[5] 3 端器件结构(例如晶体管)可以调节离子,因此是人工突触的有希望的候选者。[6–13] 电解质门控晶体管无需额外电路即可控制离子。[6,7] 然而,实现电解质门控晶体管的长期可塑性一直具有挑战性,主要是因为器件不稳定性(例如,接触处的寄生电化学反应引起)。[6–8] 铁电场效应晶体管 (FeFET) 提供了一种出色的器件架构,通过控制铁电栅极的极化来编程/擦除非易失性多电导状态,从而控制突触权重。 [9] 铁电栅极已用于调节 FeFET 的电导率,FeFET 采用各种半导体作为沟道材料,包括氧化铟镓锌 (IGZO) [9–11] 、二维材料 [12,13] 和聚合物。[42] 然而,用缺乏离子的半导体材料模拟离子动力学几乎是不可能实现的。因此,需要一种能够传导离子并保持其电子结构的沟道材料。金属卤化物钙钛矿半导体因其独特的离子-电子混合导电特性,是用于人工突触的有前途的材料。[14–16] 高迁移率、大扩散长度和长载流子寿命等显著的电子导电特性使得
会议1A:全体会议I会议椅:Xiuling Li和Luke Mawst,星期一,星期一,5月13日,2024年5月13日,凡尔赛塔,诺曼底舞厅2楼1 8:15 AM开幕词上午8:30 AM *1A.1 ALN -MOVPE ZLATKO ZLATKO SITAR; NCSU,美国单晶铝氮化铝的直接带隙为6.1 eV,还带来了实现深紫外光电子,极端RF和功率设备的技术机会,此外还可以进行量子相互作用。由于ALN底物实际上没有位错,可以将Movpe同型的表面形态从2D-核的控制到阶梯流增长,甚至逐层生长。生长过程通过全包表面动力学框架进行定量描述,该框架连接输入蒸气过饱和,表面过饱和,表面扩散长度和底物不良方向角度。表面特征的管理对于三元合金和均匀掺杂的生长至关重要。从历史上看,ALN的电导率非常有限,大概是由于DX - 过渡形成受体状态和随后的自我补偿,这对可实现的自由载体浓度施加了严重的上限。然而,最近的结果表明,该过渡代表了从浅层到深层供体状态的平衡热力学转变,该状态可以动力学控制。iii-V复合半导体现在通过各种方式与基于SI的电子设备集成了电信和数据通信的光纤网络中,以扩展集成系统的性能和功能。这些事态发展不仅具有强大的UV光电设备,而且还采用了近乎理想的基于ALN的Schottky二极管,支持高达3 ka/cm 2的电流,并且稳定的操作高达700°C,以高达700°C,证明了ALN作为极端环境电源设备的平台。上午9:15 *1A.2在SOI上集成III-V主动设备的新范式 - 沿左侧选择性Movpe Kei May Lau;香港科学技术大学,香港高性能高频和光子设备由复合半导体主导,复合半导体具有先天波长的灵活性,并可以促进电子的高速运输,并结合了异性结构。除了速度和带宽优势外,通过光子而不是电子发送数据可能会更多的能量
和非结构化数据。[1,2] 在大脑中,信息储存在突触中,突触中有一个裂缝连接两个神经细胞(神经元)。 当输入刺激到达前神经元时,神经递质会从前神经元分泌出来,与后神经元上的受体结合,并调节离子传输通道(图 1a)。[3] 离子通过通道的动态通过激活/停用离子通透性通道的形成(即电导更新)在增强/减弱突触权重方面起着至关重要的作用。[3] 根据突触前刺激,突触权重会暂时维持或持续数分钟、数小时甚至更长时间,并可充当记忆状态。 开发一种通过类似离子的动力学更新电导的人工突触将非常接近地模拟生物突触的行为,并最终可以模拟各种生物神经操作。漂移忆阻器已经成功模拟了具有长期增强 (LTP) 和长期抑制 (LTD) 特性的电导更新,但本质上是随机的 [4] 并且需要额外的扩散元件来模拟离子动力学。[5] 3 端器件结构(例如晶体管)可以调节离子,因此是人工突触的有希望的候选者。[6–13] 电解质门控晶体管无需额外电路即可控制离子。[6,7] 然而,实现电解质门控晶体管的长期可塑性一直具有挑战性,主要是因为器件不稳定性(例如,接触处的寄生电化学反应引起)。[6–8] 铁电场效应晶体管 (FeFET) 提供了一种出色的器件架构,通过控制铁电栅极的极化来编程/擦除非易失性多电导状态,从而控制突触权重。 [9] 铁电栅极已用于调节 FeFET 的电导率,FeFET 采用各种半导体作为沟道材料,包括氧化铟镓锌 (IGZO) [9–11] 、二维材料 [12,13] 和聚合物。[42] 然而,用缺乏离子的半导体材料模拟离子动力学几乎是不可能实现的。因此,需要一种能够传导离子并保持其电子结构的沟道材料。金属卤化物钙钛矿半导体因其独特的离子-电子混合导电特性,是用于人工突触的有前途的材料。[14–16] 高迁移率、大扩散长度和长载流子寿命等显著的电子导电特性使得
和非结构化数据。[1,2] 在大脑中,信息储存在突触中,突触中有一个裂缝连接两个神经细胞(神经元)。 当输入刺激到达前神经元时,神经递质会从前神经元分泌出来,与后神经元上的受体结合,并调节离子传输通道(图 1a)。[3] 离子通过通道的动态通过激活/停用离子通透性通道的形成(即电导更新)在增强/减弱突触权重方面起着至关重要的作用。[3] 根据突触前刺激,突触权重会暂时维持或持续数分钟、数小时甚至更长时间,并可充当记忆状态。 开发一种通过类似离子的动力学更新电导的人工突触将非常接近地模拟生物突触的行为,并最终可以模拟各种生物神经操作。漂移忆阻器已经成功模拟了具有长期增强 (LTP) 和长期抑制 (LTD) 特性的电导更新,但本质上是随机的 [4] 并且需要额外的扩散元件来模拟离子动力学。[5] 3 端器件结构(例如晶体管)可以调节离子,因此是人工突触的有希望的候选者。[6–13] 电解质门控晶体管无需额外电路即可控制离子。[6,7] 然而,实现电解质门控晶体管的长期可塑性一直具有挑战性,主要是因为器件不稳定性(例如,接触处的寄生电化学反应引起)。[6–8] 铁电场效应晶体管 (FeFET) 提供了一种出色的器件架构,通过控制铁电栅极的极化来编程/擦除非易失性多电导状态,从而控制突触权重。 [9] 铁电栅极已用于调节 FeFET 的电导率,FeFET 采用各种半导体作为沟道材料,包括氧化铟镓锌 (IGZO) [9–11] 、二维材料 [12,13] 和聚合物。[42] 然而,用缺乏离子的半导体材料模拟离子动力学几乎是不可能实现的。因此,需要一种能够传导离子并保持其电子结构的沟道材料。金属卤化物钙钛矿半导体因其独特的离子-电子混合导电特性,是用于人工突触的有前途的材料。[14–16] 高迁移率、大扩散长度和长载流子寿命等显著的电子导电特性使得
近十年来,卤化物钙钛矿得到了广泛的研究,部分原因是钙钛矿基太阳能电池的能量转换效率得到了前所未有的快速提高。除了太阳能电池之外,基于钙钛矿的光电器件如光电探测器和发光器件也已展示出令人印象深刻的性能,这得益于大的吸收系数、可调的带隙、缺陷容忍度和长的载流子扩散长度。尽管这些领域已经取得了重大进展,但是包括长期稳定性和铅的毒性在内的一些挑战极大地限制了它们的商业化。人们已经付出了巨大的努力,从光物理的基本理解、材料工程和性能优化等方面来解决这些长期存在的问题。本期特刊以“卤化物钙钛矿:从材料到光电器件”为主题,包括一条评论、四篇综述和五篇原创研究文章,涵盖了所有提到的主题。在本期特刊中,熊等人。来自新加坡南洋理工大学的李建军等 [1] 深入评述了基于钙钛矿的激子极化玻色-爱因斯坦凝聚态的研究现状和未来的研究方向。Koleilat 等 [2] 详细总结了维度工程包括形态工程和分子工程如何影响它们的带隙、结合能和载流子迁移率,从而影响光电探测器和太阳能电池的性能。李等 [3] 综述了二维钙钛矿中自陷激子的研究进程,包括自陷激子的起源,如何检测和控制自陷激子以及自陷激子的存在如何影响钙钛矿基光电器件的性能。唐等 [4] 详细评述了自陷激子在钙钛矿中的研究进展,包括自陷激子的起源,如何检测和控制自陷激子以及自陷激子的存在如何影响钙钛矿基光电器件的性能。 [4] 收集了钙钛矿基发光二极管的外量子效率、亮度和稳定性状态等性能矩阵,向读者简要而全面地介绍了该领域。陈等 [5] 总结了下一代硅基串联太阳能电池的可能顶部电池,并进一步提出了有希望的候选顶部电池。梅等 [6] 通过一种简单的一步滴涂法探索了前体浓度如何影响可印刷无空穴导体介观钙钛矿太阳能电池的性能;游等 [7] 通过使用无掺杂聚合物聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)作为空穴传输层,研究了无机钙钛矿太阳能电池的性能和热稳定性。钟等[8] 采用刮刀涂布法制备宽带隙甲脒溴化铅薄膜,并研究表面活性剂种类对基于所制备薄膜的太阳能电池性能的影响。魏等。[9] 展示了如何通过复合工程制造高效的钙钛矿基发光二极管。Mu 等人 [10] 提出了一种电晕调制装置结构,以在电子束激发下实现钙钛矿量子点中的随机激光发射。本期特刊中出现的十篇文章仅涵盖了这个快速发展的钙钛矿社区最新进展的一小部分。我们希望本期特刊能为卤化物钙钛矿社区提供有用的参考,并激发这些研究领域的更多研究。