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教学大纲 - 量子
数值应用。• 掌握在各种实验情况下将电子视为准粒子的概念。• 能够根据实验情况决定哪种金属模型（德鲁德、索末菲和布洛赫模型）最合适。• 理解经验伪势、布洛赫波包、电子群速度、空穴、布洛赫振荡的概念。• 理解布洛赫电子的量子描述与电导率的宏观特性之间的关系以及杂质、电子-电子相互作用和电子-声子相互作用的作用。• 掌握功函数、接触偏置、界面极化电荷的肖特基模型以及流过结的电流建模的概念。• 理解驱动微电子和纳米电子设备的量子效应。• 能够通过与实验数据单位的严格联系，将理论物理的详细章节转化为具有合理物理意义的数值应用。这一目标将通过与课程和高级数值方法的实践练习的紧密重叠来实现。
无序 PbSbTe 硫族化物中的载流子跃迁
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
钙钛矿太阳能电池的潜力
光生电荷产生范围很宽且可调，[4] 而且载流子迁移率高，扩散长度可达几微米。[5–7] 在任何光收集装置中，合适的接触对于有效收集光生电荷并将其输送到外部电路都至关重要。接触负责提供内在不对称性，以产生提取光生载流子的驱动力；[8] 这种内在不对称性可以通过动力学选择性（扩散控制）或电极之间的能量失配（漂移控制）来建立。一般的薄膜太阳能电池由活性层、夹在空穴提取阳极接触和电子提取阴极接触之间组成。在光照下，活性层内产生的电荷载流子将漂移扩散到接触处，并通过内在不对称性被提取，从而产生净光电流。有机太阳能电池的特点是载流子迁移率低、扩散长度短，因此需要在活性层上建立强大的内建电场以提高电荷提取率并避免复合。[9–11] 该电场由内建电位V bi (或接触电位) 引起，该电位源于阳极和阴极之间的功函数差异，由于有机半导体的介电常数相对较低，因此基本上不受屏蔽。相反，在钙钛矿太阳能电池中，载流子扩散长度为几微米，在没有电场的情况下，光生电荷应该能够毫不费力地穿过 200–500 纳米的活性层而不会复合。因此，只要能确保接触处的动力学选择性[12]，电荷收集预计将由扩散控制[8,13]，人们正在沿着这个思路达成共识。通过在电极和活性层之间采用单独的电荷传输层 (CTL) 来实现动力学选择性，从而形成 n–i–p 或 p–i–n 型器件架构，其中阳极处为空穴传输层 (HTL，p 层)，阴极处为电子传输层 (ETL，n 层)。在理想情况下，这些层能够传导多数载流子，同时防止少数载流子的提取，从而为扩散驱动的电荷收集创建优先方向。在这种电荷提取要求的框架内，对于内置电位的确切作用以及负责电荷提取的驱动力的确切性质仍然存在一些猜测。
双栅极反馈场效应晶体管高温特性分析
摘要 — 在本研究中，我们研究了双栅极反馈场效应晶体管 (FBFET) 器件的温度相关行为，该器件在一定温度范围 (300 K 至 400 K) 内表现出陡峭的开关特性。我们使用技术计算机辅助设计 (TCAD) 模拟分析温度特性。FBFET 是在正反馈回路中工作的半导体器件，其中通道区域中的电子和空穴调节势垒和壁的能量状态。FBFET 表现出出色的亚阈值摆幅和高开/关比，这归因于正反馈现象，从而产生理想的开关特性。在模拟结果中，观察到随着温度的升高，导通电流 (I ON )、关断电流 (I OFF ) 和导通电压 (V ON ) 均增加，而开/关电流比降低。此外，通过调节固定栅极电压可以维持高温下的操作。通过模拟结果，我们定性地研究了 FBFET 中各种器件参数随温度变化的变化，并进行了详细讨论。
强 THz 脉冲驱动的胶体 CdSe/CdS 核/壳量子点中的超快电吸收切换
快速发展的现代光通信系统需要小型电光器件，其光学特性需要能够大幅度快速变化。这种纳米级器件可以用作数据存储或片上数据链路的光互连。[1] 在过去的几十年中，基于量子阱结构的电吸收 (EA) 调制器已被提出在高速光网络中发挥特别有前景的作用。[2,3] 利用量子限制斯塔克效应 (QCSE)，这些材料的光学特性可以通过沿限制轴的外部电场进行调制，即通过倾斜势阱。由于这种“倾斜”的价带和导带，相关的最低能量电子和空穴波函数将定位在势阱的相对侧，从而导致带隙附近的吸收光谱发生变化。这种场诱导调制的典型特征是波函数之间的重叠积分降低，相关光学跃迁的振荡器强度降低，以及跃迁能量降低，这表现为吸收带边缘红移。[4–6]
材料进展 - RSC 出版
电子和空穴对以及（ii）强氧化还原电位以支持材料间的高电子转移。2先进纳米结构和纳米层状光催化剂的出现为多学科研究开辟了道路，旨在定制物理化学、结构和光电特性，以促进增强有机污染物的催化作用。增强催化性能和材料可见光活化的选择包括半导体的金属或非金属掺杂3和石墨烯等催化纳米结构的缺陷工程。4最有前途的工程策略涉及电子屏障的设计，它被引入导电层和半导体层的交界处。5导电层（通常是金属或碳表面）与半导体材料（通常是金属氧化物）之间的界面可能导致两种类型的结的形成，即欧姆结或肖特基结。 6 一方面，当半导体材料提供比导电材料更高的功函数时，就会形成欧姆结。 7 然而，欧姆接触在金属和导电材料之间提供了持续的电子流。
2.83 kV 双层 NiO/β-Ga2O3 垂直 pn ...
摘要：本文设计了高性能NiO/β-Ga 2 O 3 垂直异质结二极管（HJD），其具有由两层不同长度的p型NiO层组成的双层结终端扩展（DL-JTE）。底部的60 nm p-NiO层完全覆盖β-Ga 2 O 3 晶片，而上部60 nm p-NiO层的几何形状比方形阳极电极大10 μm。与单层JTE相比，双层JTE结构有效抑制了电场集中，使击穿电压从2020 V提高到2830 V。此外，双p型NiO层允许更多空穴进入Ga 2 O 3 漂移层，降低了漂移电阻，比导通电阻从1.93 mΩ·cm 2 降低到1.34 mΩ·cm 2 。采用DL-JTE结构的器件功率因数（PFOM）达到5.98 GW/cm 2 ，是传统单层JTE结构的2.8倍。这些结果表明，双层JTE结构为制备高性能Ga 2 O 3 HJDs提供了一种可行的方法。
分子轨道洞察等离子体诱导的甲烷光解
摘要：等离子体诱导光催化是一种降低传统热分解温度的有效方法，已被用于甲烷脱氢。本文，我们利用时间相关密度泛函理论，通过分子轨道洞察，探讨了等离子体诱导甲烷在四面体 Ag 20 纳米粒子上解离的微观动力学机制。我们巧妙地通过 Hellmann-Feynman 力建立了化学键和分子轨道之间的关系。时间和能量分辨的光载流子分析表明，由于 Ag 纳米粒子和 CH 4 轨道的强杂化，在低激光强度下，从 Ag 纳米粒子到甲烷的间接热空穴转移主导光反应，而间接和直接电荷转移共存，促进甲烷在强激光场中的解离。我们的研究结果可用于设计新型甲烷光催化剂，并强调了分子轨道方法在吸附质-底物体系中的广阔前景。关键词：局域表面等离子体、甲烷脱氢、光载流子动力学、分子轨道洞察、实时时间相关密度泛函理论
基于氯化物的添加剂工程用于高效稳定的宽带隙钙钛矿太阳能电池
基于金属卤化物钙钛矿的串联太阳能电池有望实现超越单结太阳能电池理论极限的功率转换效率。然而，克服宽带隙钙钛矿太阳能电池中存在的显著开路电压不足仍然是实现高效稳定的钙钛矿串联电池的主要障碍。本文报道了一种通过氯化物添加剂设计钙钛矿结晶途径来克服 1.8 eV 钙钛矿太阳能电池挑战的整体方法。结合使用自组装单层作为空穴传输层，实现了 1.25 V 的开路电压和 17.0% 的功率转换效率。阐明了甲基氯化铵添加的关键作用，即促进富含氯化物的中间相的生长，从而引导所需立方钙钛矿相的结晶并诱导更有效的卤化物均质化。形成的 1.8 eV 钙钛矿表现出抑制卤化物偏析和改善的光电性能。
铜铟镓硒（CIGS）薄膜研究...
太阳能电池是一种光伏装置，它通过吸收半导体中的光生载流子，将太阳能直接转化为电流。太阳能电池主要涉及三个过程：吸收光子产生电荷载流子、分离载流子和收集载流子。半导体材料通常吸收能量大于其带隙的光子。被吸收的光子激发电子从吸收材料中的价带移动到导带，从而产生电子-空穴对。产生的电荷载流子对要么重新组合，要么分离然后收集。吸收的光子取决于吸收材料的厚度和吸收系数。太阳能电池的关键部分是pn结的形成，pn结由两种连接在一起的半导体材料组成，其中一种是n型掺杂的，另一种是p型掺杂的。在CIGS太阳能电池中，各种不同的半导体材料用于形成pn结，因此这种结构称为异质结。使用异质结可以为电池提供宽带隙窗口层，从而减少表面复合。价带和导带