1.2 eV (间接、多层),理论电子和空穴迁移率分别约为 250 和 270 cm 2 V − 1 s − 1。6 – 8 WSe 2 以其独特的物理性质为具有优异光电性能的多功能电子和光电子器件打开了大门。近年来,基于范德华 (vdW) 垂直异质结构或横向 p – n 异质结的新型人工结构在 WSe 2 光电器件应用中引起了极大的兴趣。9 – 14 例如,Jo 等人证明,通过三苯基膦 n 掺杂法显着提高了基于 WSe 2 /h-BN 的 p – n 异质结光电探测器的光响应度。 15 Guo 等人报道,由 p 型 WSe 2 和 n 型 ZnO 结合制成的 WSe 2 – ZnO p – n 异质结光电探测器在 405 nm 光照下表现出 4.83 × 10 3 AW − 1 的超高光响应度。16 Liu 等人报道,基于 WSe 2 – Bi 2 Te 3 p – n 异质结的光电探测器在 633 nm 光照下可产生约 210 μ s 的快速响应时间和约 20.5 AW − 1 的高光响应度。17
低功耗硅基光源和探测器因其易于工艺集成而对片上光子电路具有吸引力。然而,传统的硅发光二极管发射的光子能量接近能带边缘,而相应的硅光电探测器缺乏响应度。另一方面,以前报道的利用反向偏置二极管的热载流子电致发光硅器件需要高工作电压。在这里,我们研究了在瞬态电压条件下工作的硅金属氧化物半导体电容器中的热载流子电致发光。在每个电压瞬变期间,源接触边缘都会产生较大的能带弯曲,远大于稳定状态下可实现的能带弯曲。因此,电子和空穴在相应的电压瞬变下从单个源接触有效地注入硅通道,随后它们在那里经历碰撞电离和声子辅助带间复合。值得注意的是,我们通过使用 20 nm 厚的高 j 栅极电介质展示了低至 2.8 V 的低压操作。我们表明,通过减少栅极电介质厚度可以进一步实现电压缩放,从而为硅光电集成电路提供低压平台。
其在光伏应用领域的研究引起了人们的兴趣,因为它们的量子效率已经达到了 25.5% [1],而且还扩展到辐射传感 [2,3] 和各种光电设备。[4–7] 达到高质量 MAPbI 3 、FAPbI 3 和 CsPbI 3 单晶的极限,与 MA、FA 和铯 (Cs) 阳离子混合物的组合结构成为最先进的钙钛矿材料,提高了量子效率并将结构稳定性从几天延长到几个月。[2,8–10] 由于基本物理性质接近其母结构,因此所提出的 FA 0.9 Cs 0.1 PbI 2.8 Br 0.2 可作为铅卤化物钙钛矿类的有效模型系统。与传统的 III-V 和 II-VI 半导体相比,钙钛矿在某种意义上具有反转的能带结构:价带 (VB) 态由 s 轨道形成,而导带 (CB) 态由 p 轨道贡献。强自旋轨道耦合,特别是 Rashba 效应 [11–14] 也会交换电子和空穴的自旋特性。[15,16] 因此,与晶格核的超精细相互作用由空穴而不是电子主导。钙钛矿能带结构为光学跃迁提供了清晰的极化选择规则,因此结合
图 1. 使用三电极装置探测 n 型薄膜的光电化学特性。(a) p(C 6 NDI-T 的化学结构。(b) 在 PBS 中电化学掺杂过程中 ITO 涂层 p(C 6 NDI-T) 薄膜的吸光度光谱的变化。(c) 黑暗条件下在 PBS 中记录的 ap(C 6 NDI-T) 薄膜的循环伏安法 (CV) 曲线。该薄膜涂在圆形微电极上 (A = 0.196 mm 2 )。扫描速率为 50 mV/s。箭头表示扫描方向,并标记还原峰。(d) 在 OCP 条件下测得的 p(C 6 NDI-T) 电极在黑暗(黑色)和暴露于红光(660 nm,406 mW/cm 2 )时的奈奎斯特图。插图突出显示了高频下的阻抗曲线。 (e) 顶部:浸没在电解质中的薄膜与光相互作用的示意图(红色箭头)。光形成激子(移动的电子-空穴对),一些激子分解为自由电荷载体。底部:在 t= 0 分钟时开启红光照射(660 nm,406 mW/cm 2 )约 2 分钟后,聚合物电极的 OCP 变化。
在可靠性研究中,当使用阈值电压 (V th ) 作为指标时,阈值电压 (V th ) 的不稳定性会造成问题,因为它会完全模糊由于实际器件老化而导致的最终漂移。这种不稳定性是在电气特性测量期间观察到的,与晶体管的“偏置历史”有关,这会在结构的不同层中引入载流子捕获/去捕获。因此,需要新的方法来克服这种与捕获相关的不稳定性问题,以便准确监控器件老化。为了解决阈值电压测量的可重复性问题,我们研究了其在 GaN 晶体管上的不稳定性。研究了在实际 V th 测量之前应用的预处理步骤。所提出的预处理方法基于在栅极端子上应用专用的 V GS (t) 偏置,从而导致 V th 的稳定和可重复值。通过分析预处理的 V th 测量后的漏极泄漏测量,可以确定实现观察到的 V th 稳定性的机制。它展示了空穴注入结构的作用。提出预处理 V th 测量方法作为补充测量,以便在未来的可靠性研究中正确跟踪 pGaN HEMT 的老化。
光伏应用中的光学操控方法主要可分为光谱控制和光学设计。通过控制各种共轭分子或钙钛矿的带隙,可以制造出色彩鲜艳或高度透明的装置,用于建筑一体化光伏应用。[2,8,9] 使用薄金属电极(< 20 纳米)和主要收集紫外线 (UV) 和近红外 (NIR) 光的活性层,可以得到高性能半透明光伏 (ST-PV)。[10 – 17] 新结构与低带隙活性层材料的集成,可以提供高性能可见光透明 OPV。[18 – 24] 例如,Yang 等人使用薄 Au/Ag 电极和透明空穴传输框架策略,展示了一种 ST-OPV,其 PCE 为 12%,平均可见光透射率 (AVT) 为 20%。 [25] 多种光捕获方法,包括加入抗反射层 [26,27]、微腔 (MC) 结构 [28]、分布式布拉格反射器 (DBR) 和光子晶体 (PC) [29,30] 以及纳米结构 [31,32],进一步优化了此类设备的光收集和光学响应。Shen 及其同事回顾了 MC 在 OPV 中的应用,[28]
ZrO 2 和 HfO 2 NC 均用作光学活性镧系元素离子(例如铕)的主体。1,14-18 氟化物(例如 NaYF 4 和 NaGdF 4 )是另一类广泛用作镧系元素主体的纳米晶体,用于上转换和下转换。19-23 在氟化物体系中,合成工艺已经很成熟,可以在纳米晶体内精确定位掺杂剂,并在掺杂核上生长未掺杂的壳。后者产生核/壳结构,这在半导体纳米晶体(量子点)领域是首创的,用于防止激发电子和空穴与表面陷阱相互作用。24、25 同样,壳层保护镧系元素免受表面效应的影响,从而提高上转换和下转换过程的量子效率。 26 此外,在镧系元素掺杂的氟化物的情况下,多层结构可提供受控的能量级联。27 更高的量子效率加上较长的寿命使其可用于时间门控荧光成像等。15、28 由于生产具有复杂(例如核/壳)结构的胶体稳定氧化物纳米晶体的合成挑战,氧化物主体的使用范围较窄。29 但是,氧化物主体的化学性质更稳定,而氟化物可溶解在高度稀释的水介质中。30
摘要:二维 (2D) 卤化物钙钛矿表现出独特的发射特性,使其成为下一代发光器件的潜在候选者。在这里,我们结合非绝热分子动力学和时域密度泛函理论来研究载流子复合过程的基本机制。考虑具有不同有机间隔分子、正丁基铵 (BA) 和苯乙铵 (PEA) 阳离子的单层溴化物钙钛矿,我们发现这些材料中温度引起的结构波动与非辐射载流子复合率之间存在很强的相关性。与 (PEA) 2 PbBr 4 相比,(BA) 2 PbBr 4 的几何形状更灵活,导致电子 - 空穴复合更快,载流子寿命更短,从而降低了较软 2D 钙钛矿的光致发光量子产率。相对刚性 (PEA) 2 PbBr 4 中结构波动的减少不仅表明载流子寿命更长,而且表明发射线宽度更窄,这意味着发射光的纯度更高。我们对 2D 钙钛矿中激发态特性的从头算建模传达了材料设计策略,以微调固态照明应用的钙钛矿发射。
甲基铵碘化锡( )钙钛矿纳米晶体由于其带隙窄、可见光吸收系数高、比铅基对应物( )更环保,引起了研究兴趣,并成为光伏领域的后起之秀。本文提出了一种以氧化锌(ZnO)和氧化铜(CuO)为电子传输介质(ETM)和空穴传输介质(HTM)的锡基钙钛矿太阳能电池,并使用太阳能电池电容模拟器(SCAPS)工具进行数值研究。在适当的参数下,初步模拟获得了短路电流密度(Jsc)为 27.56 / 、开路电压(Voc)为 0.82 、填充因子(FF)为 59.32 % 和功率转换效率(PCE)为 13.41 %。通过改变吸收层和电子传输层的厚度,观察到ZnO和ZnO的最佳厚度分别为0.6和0.3,相应的PCE分别为14.36%和13.42%。使用优化参数进行模拟后,记录到Jsc为29.71 /,Voc为0.83,FF为61.23%,PCE为15.10%。这些值优于未经优化获得的值,这意味着通过调整钙钛矿和电子传输层可以在一定程度上提高太阳能电池的性能,同时钙钛矿太阳能电池(PSC)是一种具有相当高效率的潜在环保太阳能电池。
聚合物和小分子混合薄膜在有机电子器件,尤其是有机太阳能电池中具有极高的应用价值。普通 P3HT 和最先进的 Y 系列非富勒烯受体 (NFAs) 的混合物具有很高的可混溶性,可以抑制相分离和聚集,从而抑制电荷分离和传输。在最近的一项研究中,引入了电流诱导掺杂 (CID),这是一种精确控制溶液中聚 (3-己基噻吩) (P3HT) 聚集的方法。本文使用溶液中高度有序的预聚集来控制纯膜和与 Y12 (BTP-4F-12) 的混合物中的 P3HT 聚集。这使得 P3HT 有机场效应晶体管 (OFET) 器件中的空穴迁移率提高了 25 倍,并且在 Y12 存在下 P3HT 聚集体质量可以在大范围内可调。同时,特别是 Y12 长程有序性因 P3HT 聚集性的增加而受到严重抑制。然而,溶剂蒸汽退火 (SVA) 可导致 Y12 有序性极高,Y12 晶体取向发生变化,P3HT 聚集性进一步改善。因此,仅通过改变加工参数而不改变材料系统的组成,就可以在最终薄膜中获得两种材料不同程度的聚集。