本章的标题和许多思想都来自一本开创性的著作,即威廉·肖克利的《半导体中的电子和空穴》[1],该书出版于 1950 年,即晶体管发明两年后。1956 年,肖克利与布拉顿和巴丁共同因发明晶体管而获得诺贝尔物理学奖(图 1-1)。多年来,人们发现本章和下一章中介绍的材料对于深入了解各种半导体器件非常有用且必不可少。掌握这里介绍的术语、概念和模型将使您不仅能够理解当今存在的许多半导体器件,而且还能理解未来将发明的更多半导体器件。它还将使您能够与半导体器件领域的其他人进行知识交流。
得益于大量的研究努力,有机太阳能电池已成为可再生能源领域的有力候选者,据报道其能量转换效率超过 19%,使用寿命超过几十年。在组成有机太阳能电池的薄膜堆栈中,界面处的传输层起着关键作用,与光活性材料本身一样重要。由于这些界面所需的非常特殊的特性,电子 (ETL) 和空穴 (HTL) 传输层确实直接与器件的效率和稳定性有关。专注于 HTL 界面,大量材料已用于有机太阳能电池,例如 2D 材料、导电聚合物或过渡金属氧化物。在这篇综述中,我们介绍了用于制造有机太阳能电池的 HTL 材料的演变和最新进展,描述了它们的特性和沉积过程,并将它们与活性层中的富勒烯或新型非富勒烯受体的用途联系起来。关键词:有机太阳能电池;界面;空穴传输层。
最低朗道能级效应 W. Pan、W. Kang、M. P. Lilly、J. L. Reno、K. W. Baldwin、K. W. West、L. N. Pfeiffer 和 D. C.
作为出发点,来自生物系统周围介质的强局部电场显著影响生物分子中存在的非共价相互作用。31,32 最近的研究证实了外部电场(EEF)作为未来智能绿色试剂的强大影响至关重要。33 – 35 事实上,电场对催化、键解离、区域选择性、立体选择性、机械交叉和抑制具有无可争议的影响。36 – 41 到目前为止,已经发现电场对反应反应性影响的变化本质上与微观场的方向有关。 34 此外,EEF 还可能被用于对化学反应性进行前所未有的控制,从而导致在有机和生物化学领域实施多功能和非常规合成工具。32,42 – 44
金红石二氧化锗 (r-GeO 2 ) 是最近预测的一种超宽带隙半导体,在高功率电子器件中具有潜在的应用,其中载流子迁移率是控制器件效率的重要材料参数。我们应用基于密度泛函和密度泛函微扰理论的第一性原理计算来研究 r-GeO 2 中的载流子-声子耦合,并预测其声子限制的电子和空穴迁移率随温度和晶体取向的变化。计算出的 300 K 下的载流子迁移率为 l elec ; ? ~ c = 244 cm 2 V 1 s 1 ,l elec ; k ~ c = 377 cm 2 V 1 s 1 ,l hole ; ? ~ c = 27 cm 2 V 1 s 1 ,和 l hole ; k ~ c = 29 cm 2 V 1 s 1 。室温下,载流子散射以低频极性光学声子模式为主。n 型 r-GeO 2 的预测 Baliga 性能系数超过了 Si、SiC、GaN 和 b -Ga 2 O 3 等几种现有半导体,证明了其在高功率电子设备中的卓越性能。
摘要。由于无序量子点的强轨道量子化,在标准 p 型硅晶体管中可以实现单空穴传输和自旋检测。通过使用充当伪栅极的阱,我们发现了表现出泡利自旋阻塞的双量子点系统的形成,并研究了漏电流的磁场依赖性。这使得可以确定空穴自旋状态控制的关键属性,其中我们计算出隧道耦合 tc 为 57 µ eV,短自旋轨道长度 l SO 为 250 nm。使用无序量子点时,界面处表现出的强自旋轨道相互作用支持电场介导控制。这些结果进一步激励我们,可以使用易于扩展的平台(例如行业标准硅技术)来研究对量子信息处理有用的相互作用。
摘要:无机选择性接触和卤化物钙钛矿 (HaPs) 之间的界面可能是使用这些材料制造稳定且可重复的太阳能电池的最大挑战。NiO x 是一种具有吸引力的空穴传输层,因为它适合 HaPs 的电子结构,而且高度稳定且可以低成本生产。此外,NiO x 可以通过可扩展且可控的物理沉积方法(如射频溅射)制造,以促进可扩展、无溶剂、真空沉积的基于 HaP 的太阳能电池 (PSC) 的探索。然而,NiO x 和 HaPs 之间的界面仍然无法得到很好的控制,这有时会导致缺乏稳定性和 V oc 损失。在这里,我们使用射频溅射来制造 NiO x,然后在不破坏真空的情况下用 Ni y N 层覆盖它。Ni y N 层在 PSC 生产过程中对 NiO x 进行双重保护。首先,Ni y N 层保护 NiO x 免受 Ar 等离子体将 Ni 3+ 物种还原为 Ni 2+ 的影响,从而保持 NiO x 的导电性。其次,它钝化了 NiO x 和 HaPs 之间的界面,保持了 PSC 的长期稳定性。这种双重效应将 PSC 效率从平均 16.5%(创纪录电池 17.4%)提高到平均 19%(创纪录电池 19.8%),并提高了器件稳定性。关键词:卤化物钙钛矿、太阳能电池、氧化镍、氮化镍、钝化、界面■简介
半导体量子点 (QD) 是可扩展自旋量子比特操作的有前途的平台[1– 13]。虽然许多研究都使用了硅基电子 QD,但锗中的空穴表现出许多相同的理想特性,但也有一些有益的不同:不存在简并谷态[14],原子 p 轨道特性可以自然抑制超精细引起的退相干[15–18],大自旋轨道耦合[14, 19],允许使用电偶极自旋共振控制量子比特[15]。由于这些潜在的优势,应变 Ge QD 近期一直在研究中[20, 21]。值得注意的是,应变 Ge/SiGe 异质结构中的空穴自旋量子比特已从 QD 演示迅速发展到量子比特逻辑[22– 25]。这种材料中重空穴和轻空穴子带之间的巨大分离因 Ge 阱内的应变和约束而增大。这导致重空穴空间单带模型中有效非对角项减少。± 1 / 2 态的能量分裂超过了这些空穴应经历的自然自旋 3/2 塞曼项,从而减少了外部磁场 (B) 对 ± 3 / 2 态的混合。这导致对平面内排列的 B 场的响应较弱,表明 g 因子各向异性较大[26]。这已在一维中得到证实
B. 激发导致零级激子态,每个点由两个空穴态(h1 和 h2,蓝色条)和一个电子态(e,红色条)组成。可以构建 8 个激子态,4 个局部激子,即 h1eA(顶行),其中空穴-电子对位于同一点上(激发用直线表示)和 4 个电荷转移,即 h1A-eB,(CT 态,底行),其中空穴和电子位于不同的点上(激发用曲线表示)。C. 异质结的本征激子态
钝化接触迄今已取得一些成功,最有力的候选者是薄氧化硅层上的多晶硅(例如隧道氧化物钝化接触 (TOPCon) 或氧化物上的多晶硅 (POLO))和非晶硅 (a-Si) 异质结。[3,7,8] TOPCon 是一种高效的电子选择接触,但具有较高的热预算,需要大约 900°C 的温度才能将接触电阻率降低到可接受的水平。[9] 一种可以匹配或超过当前电子选择材料性能的高效空穴选择层将引起相当大的兴趣。迄今为止,使用 SiO 2 为基础的空穴选择接触未能达到同等水平。[10,11] 最有前途的空穴选择接触材料是 p 型 a-Si 和富硅 SiC,但传统的高温 Ag 丝网印刷方法不一定与此类接触兼容。[10]