在过去十年中,许多晶体硫族化物由于其不寻常的物理特性和键合机制而引起了人们的关注。[1–6] 对于从相变存储器件[7–9]和光子开关[10–12]到热电器件[13–17]到利用拓扑效应的原型器件[18–20]的许多应用来说,通过改变化学计量或退火等方式来调整电传输的能力至关重要。 特别是,控制电荷载流子浓度和迁移率将非常有利。 例如,对于基于拓扑绝缘体的导电表面态的器件,通常重要的是消除不需要的体载流子源以抑制体传输。 对于热电装置,需要具有精确控制载流子浓度的 n 型和 p 型材料。这些方向的努力包括对一系列三元碲化物中载流子类型的化学调节[21,22],以及在 GeSbTe (GST) 化合物(如 Ge 2 Sb 2 Te 5 )和类似的无序硫族化物中通过热退火诱导的安德森跃迁的观察[23–27]。这些硫族化物位于 IV-VI 和 V 2 VI 3 材料之间的连接线上(例如,GST 中的 GeTe 和 Sb 2 Te 3 )。在前一种情况下,[22] 化学计量变化用于诱导从电子到空穴占主导地位的电荷传输转变,而在后一种情况下,[23–27] 化学计量保持恒定,通过退火结晶相来调节无序水平,导致在增加有序性时发生绝缘体-金属转变。非晶态 GST 结晶为亚稳态、无序、岩盐状相,其中 Te 占据阴离子位置,Ge、Sb 和空位随机占据阳离子位置。通过进一步退火立方体结构可获得稳定的六方相。这三个相都是半导体,但由于自掺杂效应,即由于原生点缺陷导致导电的块状状态被空穴占据,并将费米能级移向价带最大值,因此结晶态显示出高浓度的 p 型载流子。这种现象导致非晶相和结晶相之间产生强烈的电对比,这在
摘要:透明导电材料 (TCM) 已广泛应用于触摸屏、平板显示器和薄膜太阳能电池等光电应用。TCM 的这些应用目前以 n 型掺杂氧化物为主。由于空穴迁移率低或 p 型掺杂瓶颈,高性能 p 型 TCM 仍然缺乏,这阻碍了高效的器件设计和透明电子等新应用。在这里,基于第一性原理计算,我们提出硫族化物钙钛矿 YScS 3 作为一种有前途的 p 型 TCM。根据我们的计算,它的光吸收起始点高于 3 eV,这使得它对可见光透明。它的空穴电导率有效质量为 0.48 m 0 ,是 p 型 TCM 中最小的之一,表明空穴迁移率增强。它可以通过阳离子位点上的 II 族元素掺杂为 p 型,所有这些都会产生浅受体。结合这些特性,YScS 3 有望提高 p 型 TCM 相对于 n 型 TCM 的性能。
这几乎是之前所有技术都无法比拟的。高吸收系数允许用 300-500 纳米厚的薄膜制成高效的太阳能电池,而高电子和空穴迁移率以及缺乏深缺陷允许较长的电荷载流子扩散长度并导致光激发电子的有效收集。[1,2] 这些特性支撑了某些卤化物钙钛矿在光伏电池中的快速发展和高效率。虽然单结太阳能电池的效率已经非常惊人,[3] 但光伏钙钛矿在短期内的“杀手级”应用被认为是用宽带隙钙钛矿顶部电池增强商用晶体硅太阳能电池,以创建串联器件。硅钙钛矿串联器件的效率已经达到 29%,已经超过了硅技术本身的记录,清楚地展示了这一概念的前景。 [4] 此类串联器件可以实现高产量生产,一些研究预测其每瓦成本将低于现有技术。[5] 毫不奇怪,这项技术的商业化尝试已经在进行中。[6]
我们利用从头算密度泛函理论 (DFT) 研究了 54 个选定原子单层中的挠曲电效应。具体来说,我们考虑了 III 族单硫属化物、过渡金属二硫属化物 (TMD)、IV 族、III-V 族、V 族单层、IV 族二硫属化物、IV 族单硫属化物、过渡金属三硫属化物 (TMT) 和 V 族硫属化物的代表性材料,执行对称性适应的 DFT 模拟,以计算在实际相关的弯曲曲率下沿主方向的横向挠曲电系数。我们发现这些材料表现出线性行为,沿两个主方向具有相似的系数,TMT 的值比石墨烯大五倍。此外,我们发现了挠曲电效应的电子起源,该效应随着单层厚度、弯曲方向的弹性模量和组成原子的极化率之和而增加。挠曲电性 1-8 是半导体/绝缘体共有的机电特性,代表应变梯度和极化之间的双向耦合。与压电性不同,它不限于非中心对称的材料,即不具有反演对称性的晶格结构,与电致伸缩相反,它允许通过反转电场来反转应变,并允许感测额外的
我们利用从头算密度泛函理论 (DFT) 研究了 54 个选定原子单层中的挠曲电效应。具体来说,我们考虑了 III 族单硫属化物、过渡金属二硫属化物 (TMD)、IV 族、III-V 族、V 族单层、IV 族二硫属化物、IV 族单硫属化物、过渡金属三硫属化物 (TMT) 和 V 族硫属化物的代表性材料,执行对称性适应的 DFT 模拟,以计算在实际相关的弯曲曲率下沿主方向的横向挠曲电系数。我们发现这些材料表现出线性行为,沿两个主方向具有相似的系数,TMT 的值比石墨烯大五倍。此外,我们发现了挠曲电效应的电子起源,该效应随着单层厚度、弯曲方向的弹性模量和组成原子的极化率之和而增加。挠曲电性 1-8 是半导体/绝缘体共有的机电特性,代表应变梯度和极化之间的双向耦合。与压电性不同,它不限于非中心对称的材料,即不具有反演对称性的晶格结构,与电致伸缩相反,它允许通过反转电场来反转应变,并允许感测额外的
摘要 一种可能表现出具有不同光电特性的多个晶相的材料可用作相变存储材料。当两个竞争相具有较大的电子结构对比度并且相变过程为无扩散和马氏体时,灵敏度和动力学可以增强。在这项工作中,我们从理论和计算上说明了这种相变可能发生在 IV 族单硫属化物 SnSe 化合物中,该化合物可以存在于量子拓扑平凡的 Pnma -SnSe 和非平凡的 Fm 3 m -SnSe 相中。此外,由于这些相的电子能带结构差异,揭示了 THz 区域的光学响应的巨大差异。根据驱动电介质的热力学理论,提出了使用具有选定频率、功率和脉冲持续时间的线性偏振激光进行光机械控制以触发拓扑相变。我们进一步估计了驱动可在皮秒时间尺度上发生的无障碍跃迁的临界光电场。这种光致动策略不需要制造机械接触或电引线,只需要透明度。我们预测,伴随大熵差的光驱动相变可用于“光热”冷却装置。
钙钛矿中的硫族化物和相关的 Ruddlesden-Popper 结构类型(本文简称为“硫族化物钙钛矿”)作为一类具有出色光电特性的新兴半导体,正受到越来越多的关注 [1–8]。硫族化物钙钛矿的带隙(𝐸 𝑔)可在蓝绿色(𝐸 𝑔 ≈2.5 eV)至红外 (IR) 范围内调节,具有很强的光吸收和发光性,多个研究小组的结果表明其固有的非辐射电子-空穴复合速度很慢 [4,6–10]。硫族化物钙钛矿由廉价无毒的元素组成,热稳定性极高,这对未来大规模制造和部署(例如薄膜太阳能电池)大有裨益 [11,12]。我们已经发现硫族化物钙钛矿是一种具有极强介电响应的半导体,在已知的可见光和近红外 (VIS-NIR) 带隙半导体中,只有铅卤化物钙钛矿可与它媲美 [13,14]。在最近的工作中,我们通过脉冲激光沉积 (PLD) 和分子束外延 (MBE) 首次合成了大面积、原子级光滑的 BaZrS 3 外延薄膜 [15,16]。
过渡金属二硫属化物 [1] (TMDC) 是一类具有 C-TM-C 堆积结构的新兴材料,其中 C 和 TM 分别表示硫属原子(例如 Se 或 S)和过渡金属原子(例如 Nb、W 或 Mo)。在过去十年中,TMDC 单层由于其独特的电子和光学特性而引起了广泛关注 [2–12]。此类准二维材料的六方晶体结构意味着其电子能带结构中存在不等价的 K 谷,从而产生了谷自由度和基于谷的电子功能(谷电子学)。[13] TM 原子提供大的自旋轨道耦合 (SOC),[14] 从而导致其他独特特性,例如自旋谷锁定、[15]
由于在高频和高功率固态微波电源设备中的巨大潜在应用,基于GAN的高电子迁移式晶体管(HEMTS)在过去的二十年中引起了很多关注,并且在实现市场商业化方面取得了巨大进展。为了进一步提高设备性能,尤其是在高压,高级材料和设备制造过程中,提出了新颖的设备结构和设计的高操作频率和设备可靠性。在提出的方法中,由于其独特的优质材料特性,基于Inaln的晶格匹配的异质结构可能成为下一个下摆的首选。在本文中,结合了III III化合物半导体材料和设备领域的相对研究工作,我们简要综述了基于Inaln基于Inaln的异质结构半导体组合的艺术状态的进展。基于对基于INALN的异质结构的外延生长的分析,我们讨论了提出的脉冲(表面反应增强)金属有机化学蒸气沉积(MOCVD)的优势和成就,用于INALN/GAN异质结构的外交。
This course aims at introducing the basic concepts and techniques in carrying out chemical analysis by using various modern spectroscopic and chromatographic instruments.Students will learn how to use modern instruments to determine the amounts of substances present in a mixture down to part per million levels (ppm), and identify the structure of a compound.Techniques such as UV-visible spectroscopy, infrared spectroscopy, mass spectrometry, nuclear magnetic resonance spectroscopy, gas chromatography and high performance liquid chromatography will be covered.This course will also discuss some common standard practices of collecting and preparing samples for laboratory testing, the accreditation system in testing laboratories.This course is conducted in the format of lecture.本课程旨在介绍化学分析中所用到的现代光谱和色谱仪器的基本概念和技术。学生将学习使用该 等仪器来分析浓度水平低至百万分之一的物质,并确定化合物的结构。课程内容包括紫外 − 可见光 谱法、红外线光谱法、质谱分析法、核磁共振、气相色谱法及高效能液相色谱法的操作技巧,以 及化验工作中的收集及制备样本的常用标准技巧和香港化验室所实行的认可系统。课程以讲课形 式进行。 Medium of Instruction: