检索结果-南通市图书馆

作者：宋双辽宁大学

学位级别：硕士

日盲紫外光电探测器具有空间背底噪声低、抗环境干扰能力强等天然优势,因此大面积日盲紫外成像系统在人脸识别、智能车用玻璃、实时成像,以及进一步的虚拟现实和增强现实等应用场景里都有很重要的作用。尽管目前有很多成像方面的研究,... 详细信息

日盲紫外光电探测器具有空间背底噪声低、抗环境干扰能力强等天然优势,因此大面积日盲紫外成像系统在人脸识别、智能车用玻璃、实时成像,以及进一步的虚拟现实和增强现实等应用场景里都有很重要的作用。尽管目前有很多成像方面的研究,但是大面积实时日盲紫外成像系统还处于研究空白。如果采用垂直方向的集成,就需要在不同功能的区域之间采用绝缘层隔离,但是截止到现在,无论从工艺还是材料角度,还没有实现不损害光敏元件的绝缘层。所以本工作主要为平面集成,即将光敏元件和开关元件在同一个平面进行电学互联。同时本工作是将薄膜晶体管的栅漏短接构成的二极管作为的开关器件,简化一部分互联线路的复杂性,增加单位面积的集成度。研究的功能材料是非晶氧化镓(a-GaO)、非晶氧化铟镓锌(a-IGZO),利用两种材料组成的异质结制成了高性能的日盲紫外光电晶体管;利用非晶氧化铟镓锌的同质结制成了增强型的薄膜晶体管(TFTs)以及在低工作电压下操作的场效应二极管(FEDs),并且各自制成了有源矩阵。首先制备了底栅叉指结构的a-IGZO/a-GaO双功能层日盲紫外光电晶体管。低阻a-IGZO提供的载流子,在栅绝缘层与沟道层接触界面处产生导电通道同时钝化接触界面处的缺陷态,极大的提高了器件稳定性,获得了开关比～10、亚阈值摆幅(SS)为0.36 V/dec的光电晶体管。再进一步制成了(2×3)的有源矩阵,测试之后发现不同像素之间仍然有干扰,因为在保证光敏元件完全打开的情况下测试开关元件的性能,发现其不具备开关特性。然后经过后退火处理,在大气中200℃/30 min条件下,可以将FEDs的反向电流降低4个数量级。然后结合TCAD的模拟结果,明确了薄膜晶体管在栅源电压为0 V,即V=0V偏压下时漏端的电流值I与FEDs的反向电流I之间的对应关系。因为异质结中的a-IGZO/a-GaO处的电子阱提供了大量的电子,在稳定器件性能的基础上也使V=0 V时的漏端电流过高,因此不能得到预期的反向电流,所以将沟道层材料改为a-IGZO/a-IGZO实现将耗尽型器件转变成增强型器件,并且最终使FEDs的I从10A量级降低到10A量级。结合后退火工艺,TFTs和FEDs的性能均在一定程度上得到优化,并且FEDs的I进一步降低到10 A量级。但是器件的不稳定性问题仍然没有得到解决,而且制成(2×2)有源矩阵之后这种不稳定性会被放大,器件需要较高的工作电压才能驱动有源矩阵正常工作。最后a-IGZO/a-IGZO紫外光电探测器的不稳定是由于背栅结构在生长过程中栅氧层和沟道层接触界面处由于磁控溅射过程中的等离子体轰击造成的损伤引起的。从薄膜生长角度来看,通过降低低阻层的生长时间,来降低溅射损伤造成的缺陷态密度;从结构参数的角度来说,通过降低器件的宽长比降低缺陷态捕获载流子的概率。然而经过实验验证后,发现器件的稳定性都没有得到明显改善。除此之外,基于栅压脉冲对薄膜晶体管的重置作用,将方波信号引入FEDs的测试过程中,可以消除连续测量时的不稳定性,但是分钟级别的时间之后就会恢复初始状态,限制了方波信号的实际应用。

关键词：非晶氧化镓非晶氧化铟镓锌光电探测器低功耗有源矩阵大面积集成

近红外稀土掺杂上转换发光材料的制备及应用研究

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近红外稀土掺杂上转换发光材料的制备及应用研究

作者：孙浩天辽宁大学

学位级别：硕士

近年来科技飞速发展,越来越多的研究者开始关注上转换发光材料的制备及性质。其独特的反斯托克斯位移发光机制使其具有独特的优点:发射光谱带宽较宽、性状稳定、发光稳定及红外激发,同时其自身还具有低生物毒性和荧光背景较弱等优势,故... 详细信息

近年来科技飞速发展,越来越多的研究者开始关注上转换发光材料的制备及性质。其独特的反斯托克斯位移发光机制使其具有独特的优点:发射光谱带宽较宽、性状稳定、发光稳定及红外激发,同时其自身还具有低生物毒性和荧光背景较弱等优势,故其常被用于防伪识别、生物检测分析及医疗等领域。本文分别以NaErF和LiLu(MoO)为基质材料,使用溶剂热法制备Tm、Yb双掺的NaErF,后经Si O包裹修饰改善发光性能。以LiLu(MoO)为基质材料使用高温固相法制备Er、Tm、Yb三掺的LiLu(MoO),改善了其因浓度猝灭理论导致的低浓度掺杂使其发光效率低下的问题,并对其发光机理、能量传递和外部形貌进行了研究并取得了如下成果:(1)实现了稳定高效的NaErF掺杂Tm、Yb上转换发光材料制备体系,阐述了其发光原理。以氧化铒、盐酸、氢氧化钠及氟化铵为原料,1-十八烯为反应基质同时用油酸络合制备NaErF。其化学性质稳定颗粒尺寸均匀,当Tm掺杂比例为0.5%时其红光强度提升了91.1倍且红光绿光强度比值由纯NaErF的0.7增加到24.4。继续增大掺杂比例发现其红绿比减小且发生了浓度猝灭使其红光强度降低。NaErF:0.5%Tm,2%Yb的发光强度纯净物NaErF的273.8倍,同时提升了红光区的荧光寿命。显然,Tm、Yb双掺杂的NaErF相比于纯NaErF,不仅发光强度得到了质的提升同时还可以通过改变其掺杂比例调整红光绿光强度比值,使其在防伪检测等领域有了更广阔的应用前景。(2)使用二氧化硅修饰外部形貌,增强了Tm、Yb掺杂的NaErF上转换发光体系的发光效率及使用寿命,使其更具实用性。以聚乙烯吡咯烷酮溶于正戊醇为基质材料,加入氨水和正硅酸乙酯作为反应材料,在柠檬酸钠提供的酸性环境下,在NaErF:Tm/Yb稀土发光材料外包裹一层Si O,从而使NaErF:Tm/Yb稀土材料发光进一步增强。其红光强度增强了3.39倍。(3)研究了以LiLu(MoO)为基质材料的Er、Tm、Yb三掺体系热耦合能级荧光强度及寿命,从而实现了更为精确的温度传感应用。使用高温固相法合成了掺杂Er、Tm、Yb的LiLu(MoO)固态粉末材料并使用XRD对其外部形貌做了相关表征。使用980nm红外光发生器激发LiLu(MoO):0.5%Er、1%Tm、7%Yb粉末状样品,测量了温度范围为303K至563K时其上转换发射光谱,分析了Er的热耦合能级(H、S)随温度变化时产生的荧光强度比值的变化。通过改变测试温度测得不同的荧光强度比从而研究了热猝灭效应。当温度为303K时,其热耦合能级峰值比为0.95×10K,升温至563K,其热耦合能级峰值比变为为4.47×10K,后通过线性拟合整理出了峰值比随温度变化的函数关系,实现了精确的荧光温度传感。这种特性使其在荧光防伪、非接触式荧光测温、生物医学检查等领域具有重要应用。

关键词：上转换发光稀土掺杂温度传感

安全SoC芯片智能卡设备接口控制器的设计与实现

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安全SoC芯片智能卡设备接口控制器的设计与实现

作者：陈国强辽宁大学

学位级别：硕士

SoC技术以其集成度高、可靠性好、功耗低以及产品周期短等优点逐步成为当今集成电路设计中的主流。SoC技术的发展也使得智能卡(IC卡)在我国取得了突破性的进展。IC卡由于其便于携带、良好的读写能力以及安全性高等优点,在金融交易等很... 详细信息

SoC技术以其集成度高、可靠性好、功耗低以及产品周期短等优点逐步成为当今集成电路设计中的主流。SoC技术的发展也使得智能卡(IC卡)在我国取得了突破性的进展。IC卡由于其便于携带、良好的读写能力以及安全性高等优点,在金融交易等很多行业领域得到广泛应用。作为智能卡与读卡器(终端设备)之间通信基础的智能卡接口,也已成为SoC芯片众多接口中不可或缺的一种,因而越来越受到重视。串行通信接口SCI(Serial Communication Interface)是当前智能卡和读卡器之间进行通信的主流接口。SCI接口都遵循ISO/IEC 7816-3协议、EMV4.2协议以及中国金融集成电路(IC)卡规范(简称PBOC),这样集成SCI接口的SoC芯片可以与不同规范下的终端进行通信,提高了SCI接口的兼容性和可移植性。本文在深入了解7816协议的基础上,提出了智能卡接口的功能模块划分,给出了结构框图,详细介绍了各功能模块的作用和设计,并对各功能模块进行了仿真验证。本设计先是对RTL代码进行了全面的逻辑功能验证,然后在布局布线后进行了严格的后仿和FPGA验证,最后还进行了成品测试,这一系列的验证确保了设计的正确性。本设计的主要工作体现在以下几点:为了通过PBOC3.0检测规范,在设计过程中加入了门控时钟电路解决了低功耗的难题。本设计是集成到安全SoC芯片内部的,在收发数据时均经过算法模块进行加解密,这样提高了IC卡的安全性。本设计是基于AMBA总线设计的,大大提高了IP的可移植性,极易集成在不同的SoC芯片内部,缩短了芯片的开发周期。

关键词：安全SoC芯片串行通信接口 RTL代码功能验证 FPGA验证 AMBA总线

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上转换纳米晶的制备、调控和发光过程研究

上转换纳米晶的制备、调控和发光过程研究

作者：梅勇辽宁大学

学位级别：硕士

本文分别以溶胶-凝胶前驱单体法和络合沉淀法制备了稀土掺杂的铁电体基质Ba Ti O3:Yb3+/Er3+纳米晶和氟化物基质Na YF4:Yb3+/Tm3+纳米晶,研究了Yb-Er共掺在铁电体基质Ba Ti O3中的上转换机制,还研究了羟基羧酸盐螯合剂酒石酸钠对Na YF4:... 详细信息

本文分别以溶胶-凝胶前驱单体法和络合沉淀法制备了稀土掺杂的铁电体基质Ba Ti O3:Yb3+/Er3+纳米晶和氟化物基质Na YF4:Yb3+/Tm3+纳米晶,研究了Yb-Er共掺在铁电体基质Ba Ti O3中的上转换机制,还研究了羟基羧酸盐螯合剂酒石酸钠对Na YF4:Yb3+/Tm3+纳米晶的结构粒径控制和上转换发光调控。结果如下:(1)研究了煅烧温度和稀土掺杂变化对Ba Ti O3的晶体结构和产物表面形貌的影响。Ba Ti O3:Ln3+纳米粒子经900℃煅烧2h后呈纯的立方相结构,产物的结晶性极高。较低浓度的稀土离子掺杂不会影响基质Ba Ti O3的晶体结构,掺杂浓度超过5%后,产物中出现Ba2Ti O4衍射峰,而达到20%时,产物呈Ba Ti O3和Ba2Ti O4的混合物,并且样品的结晶性变差。低浓度稀土离子掺杂的Ba Ti O3:Ln3+纳米晶粒径分布均匀,尺寸较小约为100nm,高浓度掺杂后产物中出现大尺寸六棱棒状的Ba2Ti O4。(2)讨论了Ba Ti O3:Er3+和Ba Ti O3:Yb3+,Er3+的上转换发光性质和上转换机理。在980nm红外光激发下,Ba Ti O3:Ln3+纳米晶在峰值位于530nm、552nm、664nm处有三个尖锐的窄带上转换发射,分别源于Er3+激发态4H11/2,4H3/2,4F9/2向基态4I15/2的跃迁。产物的绿光上转换发射在Er3+单掺浓度为0.5%的样品中达到最强,与高浓度的Yb3+离子共掺后Er3+的绿光发射减弱,而红光上转换发射明显增强。原因是Yb3+/Er3+比例提高后,二者之间发生的能量逆传递过程急剧增加,导致原先布居在次激发态4S3/2上的Er3+大量无辐射跃迁布居在亚稳态4I13/2上,减弱了绿光上转换发射的同时明显增强红光上转换发射强度。(3)研究比对了羟基羧酸盐类螯合剂ST、GAS和氨基羧酸盐螯合剂EDTA对产物的粒径控制效果以及它们在样品退火过程对晶相转变的影响。Na YF4:20%Yb3+,0.5%Tm3+纳米晶的平均粒径从没有螯合剂参与时的152 nm减小到ST/Ln3+=4时的35nm,ST拥有与最常用的螯合剂EDTA相近粒径控制效果,但是GAS对产物粒径的控制效果则较差,说明并不是所有的羟基羧酸盐类的螯合剂都适合用来络合稀土离子控制产物粒径。此外,ST作为螯合剂不会抑制Na YF4在退火过程中的晶相转变,产物经过600℃退火处理5h能够从立方相转变为具有更高上转换效率的六角相构。而GAS和EDTA辅助合成的样品在相同温度处理后产物中依然存在立方相成分,而且螯合剂用量越大,立方相成分越多。(4)观测了980nm激发下Na YF4:Yb3+/Tm3+纳米粒子的上转换发光,讨论了三种螯合剂对产物上转换发光的影响。红外光激发下所有样品都发出明亮的蓝紫色光,最佳的Tm3+掺杂浓度为0.5%。样品的上转换发光强度随螯合剂用量的增加先增强后减弱,ST/Ln3+=3时合成的Na YF4:20%Yb3+,0.5%Tm3+平均粒径为38nm,其上转换发光达到最强,是相同螯合剂比例下EDTA样品的1.5倍、GAS样品的4倍以及无螯合剂参与样品的2倍。更重要的是:ST所属的羟基羧酸盐具有无毒、生物降解性好、环保的优势,考虑到ST较好的纳米晶粒径控制效果,它完全可以取代EDTA成为新型的稀土离子螯合剂。

关键词：稀土掺杂上转换纳米晶发光调控螯合剂结构粒径控制

稀土掺杂氟氧化铋基异质结材料的制备及其光催化性能的研究

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稀土掺杂氟氧化铋基异质结材料的制备及其光催化性能的研究

作者：程妍辽宁大学

学位级别：硕士

铋系化合物由于其特殊的外层电子构型(6S)及适当的禁带宽度,在光照射条件下可使电子空穴分离并且表现出较好的光吸收能力,已经成为一类备受关注的光催化材料,在环境保护和能源领域具有广泛的用途。但是单一的铋系化合物由于存在对可见... 详细信息

铋系化合物由于其特殊的外层电子构型(6S)及适当的禁带宽度,在光照射条件下可使电子空穴分离并且表现出较好的光吸收能力,已经成为一类备受关注的光催化材料,在环境保护和能源领域具有广泛的用途。但是单一的铋系化合物由于存在对可见光吸收范围有限和光生载流子易于复合等问题,需要采取一定的措施减少光生电子与空穴的复合几率,拓宽对太阳光谱的利用范围从而达到提升光催化效果的目的。本文选用目前研究较少的氟氧化铋作为研究对象,令稀土掺杂的氟氧化铋作为基质材料,分别与不同的铋系半导体材料复合构建异质结构,提升其可见光催化性能的同时,使其表现出良好的近红外光催化效果。本文的具体研究内容如下:1.采用简易的溶剂热法合成了BiOF:Tm,Yb/BiWO复合光催化剂,研究了BiOF:Tm,Yb和BiWO复合比例的不同对光催化剂性能的影响,发现当BiOF:Tm,Yb和BiWO的质量比为1:2时表现出最佳的光催化效果。以Rh B作为液相模拟污染物,可见光照射条件下,30min时对目标污染物的降解率已经达到了98.08%,相比于BiOF:Tm,Yb提升了90%以上,相比于纯BiWO提升了近30%;在980nm高功率泵浦光源照射下,10h对目标污染物的降解率达到了46.83%,与单一催化剂相比较,降解率提升超过30%。采用一些表征手段对所制备材料的晶相、形貌、光吸收能力和光生载流子复合情况进行分析,来探究光催化性能提升的原因,通过表征可以得知,BiOF:Tm,Yb/BiWO复合光催化剂在结构上形成了异质结,能够有效阻碍光生载流子的复合,同时相较于纯相氟氧化铋来说禁带宽度变窄,对光谱的吸收范围明显扩展。2.采用两步溶剂热法合成了BiOF:Tm,Yb/BiOCO复合光催化剂,通过调控BiOF:Tm,Yb和BiOCO的复合比例来探寻最佳催化比例。通过在可见光和近红外光照射下,以染料作为液相模拟污染物来评价其光催化活性,发现当BiOF:Tm,Yb和BiOCO的质量比为1:2时具有最好的光催化活性,可见光照射条件下,100min时对目标污染物降解率已经达到了97.68%,与单一催化剂相比较,降解率提升超过30%;在980nm高功率泵浦光源照射下,5h对目标污染物的降解率达到了36.88%。利用XRD、DRS、SEM、PL等一系列表征手段对样品的晶相、形貌、光吸收能力和光生载流子复合情况进行分析,结果表明BiOF:Tm,Yb和BiOCO在结构上形成异质结,同时与单独的氟氧化铋相比具有更窄的带隙,更大的比表面积,通过多组分协同效应表现出更好的光催化性能。3.采用两步溶剂热法合成了稀土离子掺杂的BiOF/BiMoO一系列复合光催化剂,采用XRD、SEM、DRS、PL等表征手段对其晶相、微观形貌、光吸收能力和光生载流子复合情况进行分析,并通过在可见光和近红外光下降解液相模拟污染物来评价其光催化活性,通过对罗丹明B染料的催化降解,发现在可见光下BiOF/BiMoO:Tm,Yb表现出最佳的光催化效果,在30min时对液相模拟污染物的降解率达到96.10%;在近红外光催化下BiOF:Tm,Yb/BiMoO复合光催化剂表现出最佳的光催化效果,5h对液相模拟污染物的降解率达到36.39%。

关键词：稀土掺杂光催化氟氧化铋异质结

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碳三氮四的改性及近红外光催化性能研究

碳三氮四的改性及近红外光催化性能研究

作者：任子业辽宁大学

学位级别：硕士

当今人类社会中,伴随着工业的迅猛发展,随之而来的能源过度消耗和工业废水的污染问题日益突出,严重影响了自然环境和人们的健康生活,制约了人类发展的进程。寻找新能源和去除废水中的污染物成为了当前社会的重要任务。在发掘新能源的过... 详细信息

当今人类社会中,伴随着工业的迅猛发展,随之而来的能源过度消耗和工业废水的污染问题日益突出,严重影响了自然环境和人们的健康生活,制约了人类发展的进程。寻找新能源和去除废水中的污染物成为了当前社会的重要任务。在发掘新能源的过程中,人们发现伴随整个人类文明发展的太阳是个巨大的能源宝库,太阳能因其清洁无污染且存量巨大备受关注,高效的利用太阳能将其转化成化学能就成了解决未来能源短缺问题的重要手段之一。同时太阳能也可广泛的应用到环境治理中,去除水体污染物,随之光催化技术便发展起来。经过多年人们对太阳能的挖掘,光催化技术已经被广泛的应用于降解污染物,分解水来制备氢气等,充分证明该项技术的巨大发展前景。近些年在众多的光催化材料中,非金属半导体g-CN引起了人们的广泛关注,主要是由于g-CN具有有效的可见光吸收、良好的的化学稳定性和热稳定性、窄的禁带宽度、廉价的易获得的前驱体、合成方法简单等特性,使该种可见光驱动的光催化剂具有广泛应用前景。但纯的石墨相氮化碳自身存在一些缺陷,比如生成的电子与空穴易于复合、缺乏上转换能力、可吸收的光谱范围较窄等问题,这些缺陷使其光催化能力不强特别是近红外光催化能力。为了解决以上问题,对g-CN进行稀土掺杂、复合纳米贵金属来提高其光催化性能,使之具备近红外光催化能力,并用从多角度分析近红外光催化效率提高的原因,探究的稀土离子和基质g-CN之间的能量转移和传递过程、纳米贵金属和稀土离子以及基质之间的相互作用。本篇论文研究的主要有两方面内容:(1)合成Yb、Tm共掺杂的g-CN,对其进行光催化测试,发现掺杂稀土离子Yb及Tm后,g-CN的近红外光吸收和转化能力显著增强。另外,掺杂后的g-CN由于具备多个反应活性位点,促进了材料中载流子的分离。最终g-CN展现出优异的近红外光催化性能,便于应用于更多领域和场所。(2)在Yb、Tm共掺杂的g-CN的基础上成功复合Ag纳米粒子,对其进行近红外光催化测试,发现复合Ag纳米粒子后,利用等离子体共振效应,增强了g-CN对近红外光吸收,进而增强了稀土离子掺杂g-CN的上转换能力,促进了g-CN对近红外光的有效利用,从而提高了g-CN的近红外光催化性能。

关键词： g-C3N4 近红外光催化稀土掺杂上转换 Ag纳米粒子

电流型DC/DC开关电源环路稳定性性分析及重要模块设计

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电流型DC/DC开关电源环路稳定性性分析及重要模块设计

作者：白俊峰辽宁大学

学位级别：硕士

电流型PWM降压DC/DC开关电源是通过控制开关管开启和关断时间比例,将高输入电压调节成稳定低输出电压,同时具有高效率,一般在75%以上。开关电源具有集成度高,面积小、低噪声和高效率等特点,DC/DC开关电源已经在通讯、计算机及消费类电... 详细信息

电流型PWM降压DC/DC开关电源是通过控制开关管开启和关断时间比例,将高输入电压调节成稳定低输出电压,同时具有高效率,一般在75%以上。开关电源具有集成度高,面积小、低噪声和高效率等特点,DC/DC开关电源已经在通讯、计算机及消费类电子方面得到了广泛的应用。但由于开关电源通过控制功率MOS管的导通时间来输出稳定的电压,所以开关电源环路的频域特性不能够使用Cadence等仿真软件直接获得,这给开关电源芯片设计工程师以及应用工程师带来很多困扰和难题。论文设计了一种适用于电流型开关电源控制芯片的PWM控制电路。基于电流型PWM降压DC/DC开关电源的控制原理,首先从顶层的角度,对电流型开关电源的内部电流环路和外部电压环路进行分析,给出芯片内部各个模拟电路模块的设计参数,包括补偿电流环路的斜坡补偿的大小、误差放大器的跨导和增益、误差放大器输出到电流比较器之间传递函数的斜率。其次,在底层电路的角度,对开关电源内部模拟模块进行电路设计,包括误差放大器、电流比较器、误差放大器和电流比较器之间的电路。再次,根据电流型开关电源外部电压环路的分析,对芯片外部误差放大器输出引脚电容和电阻进行选取,补偿电流型开关电源的电压环路。最后,通过Cadence和Hspice电路仿真软件,对整体的电流型开关电源芯片进行瞬态仿真,得到稳定的输出电压。在设计过程中,论文进行了以下几项创新工作：第一,采用Matlab数学工具对电流型开关电源的电流和电压环路进行分析,解决开关电源环路的频域特性不能够使用Cadence等电路仿真软件直接获得的问题。在频率的角度,解释了芯片输出电压占空比大于50%的时候,电流型开关电源内部电流环路不稳定的原因,并为电流型开关电源芯片内部斜坡补偿大小的选取提供理论依据。第二,采用一种BCD工艺的跨导型运算放大器(OTA)作为误差放大器。误差放大器在宽温度范围-55℃-125℃、不同工艺角都具有高精度的跨导。误差放大器的跨到高达2mmho。误差放大器的输出端在芯片外有外接引脚,误差放大器输出引脚补偿的电容和电阻可以根据芯片的输出电压和负载电流选取,保证了电流型DC/DC开关电源芯片对负载电压变化调节高灵敏度。第三,在电路设计上,误差放大器输出与电流比较器输入引脚的感应电压成高精度的线性关系。提高芯片Buck电路的输出电压的精度和稳定性。对芯片应用工程师,由感应电压的线性关系,更容易选取电流型开关电源的环路的穿越频率、误差放大器输出引脚的电容和电阻、输出端的负载电容。第四、在电流比较器的设计上,除了具有高速度、高精度特点,还具有宽输入范围(0V-16V),耐高压(最高供电电压可以达到38V)特点。

关键词：电流型开关电源 Matlab 小信号模型模拟电路瞬态仿真

氟氧化铋基复合材料的制备及其可见—近红外光催化的性能研究

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氟氧化铋基复合材料的制备及其可见—近红外光催化的性能研究

作者：马俊琦辽宁大学

学位级别：硕士

近年来,由于城市工业的快速发展,污水的排放量也日益增加,日渐增长的人口与逐渐减少的淡水资源已经严重影响到人们的正常生活,因此,寻找能高效降解污水的材料成为当下研究的重要议题。然而,传统的光催化剂材料,如TiO、ZnO等主要在可见... 详细信息

近年来,由于城市工业的快速发展,污水的排放量也日益增加,日渐增长的人口与逐渐减少的淡水资源已经严重影响到人们的正常生活,因此,寻找能高效降解污水的材料成为当下研究的重要议题。然而,传统的光催化剂材料,如TiO、ZnO等主要在可见光与紫外光下产生催化效果,对光谱的利用率较低,催化效果不理想。稀土掺杂的近红外光催化材料能将可吸收的光谱拓展到近红外光,极大的提高了光谱的利用率。NaYF以其较低的光子能量被认为是传统意义上较好的上转换基质材料。但是NaYF不属于半导体材料,其自身不存在催化效果,可见光的光催化效率并不会提高。因此选取光子能量较低的半导体异质结对全光谱催化的结果显得尤为重要。铋系催化材料以其独特的外层电子结构(6S)而备受关注,本文以稀土掺杂的BiOF为研究对象,分别与不同铋系材料的复合进行改性,并通过降解罗丹明B来探讨其可见-近红外光催化性能。本文的具体内容如下:1.通过溶剂热法制备BiOF:Yb,Tm光催化剂,通过XRD检测样品与标准卡片(JCPDF 73-1595)完全符合,不存在其他杂峰,通过SEM检测到样品的形貌为表面光滑的片状结构。当稀土的掺杂量为7.5%Yb:0.5%Tm时样品的发光最好。2.通过两步溶剂热法制备BiMoO/BiOF:Yb,Tm复合光催化剂,当加入BiOF的质量为BiMoO理论生成质量的50%时,光催化效果最好。使用罗丹明B作为模拟污染物,在可见光下,50min降解率达到99.3%。相比于单个催化剂,催化效率提升近20%。当在980nm激光器照射下,4h降解率达到33.2%,5h降解率达到45.85%,相比于单个催化剂催化效果提升近30%。通过XRD检测可以看到样品同时包含BiMoO与BiOF的全部衍射峰,通过SEM可以看出样品的形貌为表面粗糙的片状结构,说明样品为BiMoO与BiOF的复合物。3.通过两步溶剂热法制备碳量子点改性的CQDs/BiMoO/BiOF:Yb,Tm三元复合光催化剂,当加入的2ml的CQDs时光催化效果最好,使用罗丹明B作为模拟污染物,在可见光下,30min降解率达到97.6%。相比于纯的BiMoO/BiOF:Yb,Tm复合物催化效果提高了20min。在980nm激光器照射下,4h降解率达到33.5%,相比于BiMoO/BiOF:Yb,Tm复合物催化效果没有变化。4.通过两步溶剂热法制备BiS/BiOF:Yb,Tm,Er复合光催化剂,当加入BiOF的质量为BiS理论生成质量的50%时,光催化效果最好。使用罗丹明B作为模拟污染物,在可见光下,100min降解率达到39.6%,相比于单个催化剂,催化效率提升近30%。当在980nm激光器照射下,4h降解率达到12.8%,说明两种半导体之间形成了异质结。

关键词：氟氧化铋碳量子点硫化铋光催化稀土掺杂

Cr3+掺杂镓锗酸盐近红外上转换与长余辉发光的研究

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Cr3+掺杂镓锗酸盐近红外上转换与长余辉发光的研究

作者：李红星辽宁大学

学位级别：硕士

最近报道的以ZnO为基质的镓锗酸盐,实现了Cr的d组态的上转换长余辉发光,因为d组态的上转换发光较难实现,所以引起了人们对镓锗酸盐的广泛关注。对ZnO作为基质的镓锗酸盐体系进行分析,Cd与Zn位于同一主族,Cd分子量大于Zn,Cd的声子能量低... 详细信息

最近报道的以ZnO为基质的镓锗酸盐,实现了Cr的d组态的上转换长余辉发光,因为d组态的上转换发光较难实现,所以引起了人们对镓锗酸盐的广泛关注。对ZnO作为基质的镓锗酸盐体系进行分析,Cd与Zn位于同一主族,Cd分子量大于Zn,Cd的声子能量低,对称性降低,这将有利于稀土离子和过渡金属的f组态与d组态的上转换发光。本论文采用的是ZnO与CdO共掺,在新的体系下有如下发现:(1)以ZnO与CdO共掺作为基质,制备(ZnCd)GaGeO:0.5%Er,5%Yb,1%Cr,调节ZnO与CdO的比例。实验发现,以ZnO单独作为基质时,陶瓷片需要进行400℃热处理才能看到Cr的上转换发光,用ZnO与CdO共掺之后无需进行400℃热处理,就可以清晰地看到Cr离子的上转换,而且稀土离子以及Cr离子的发光强度均增强了数倍,当ZnO:CdO=3:2时实验产物发光最强。(2)Cr离子的上转换来自于稀土离子敏化,掺杂Er的实验通过能量传递成功实现了Cr的上转换发光,Tm离子、Ho离子的激发态能级也可能存在与Cr离子之间的能量传递,我们的实验成功的验证了这一点,掺杂Tm和Ho离子的材料依然可以同时增强稀土离子与Cr离子的发光。对于掺杂Tm的基质来说,当ZnO:CdO=2:1时实验产物的发光最强;对于掺杂Ho的基质来说,当ZnO:CdO=3:2时实验产物的发光最强。(3)通过ZnO与CdO的共掺,不仅使稀土离子以及Cr离子的f组态与d组态的上转换发光增强,而且余辉也比单掺的体系强。当ZnO:CdO=2:1时余辉最强,且这种性质同时发生在Er、Tm、Ho体系中。

关键词：上转换长余辉近红外稀土离子镓锗酸盐

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碳量子点的制备及其应用研究

碳量子点的制备及其应用研究

作者：徐伟力辽宁大学

学位级别：硕士

碳量子点作为一种新型的碳纳米材料,具有独特的理化性质和低毒性、低成本、优良的生物相容性,既具备碳纳米材料的优势又具备量子点的优良特性。拥有传统量子点所不具备的优势,为低毒性纳米材料提供了新思路。因此具有巨大的发展潜力和... 详细信息

碳量子点作为一种新型的碳纳米材料,具有独特的理化性质和低毒性、低成本、优良的生物相容性,既具备碳纳米材料的优势又具备量子点的优良特性。拥有传统量子点所不具备的优势,为低毒性纳米材料提供了新思路。因此具有巨大的发展潜力和亟待挖掘的科研价值。本文介绍具备橙色荧光碳量子点、荧光性能良好的CDs/PVDF复合薄膜及对Bi2W06/CDs光催化复合材料的光催化性质进行探究。(1)利用蓝色碳量子点作为荧光填充物同聚偏氟乙烯(PVDF)相结合,利用有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为混溶溶剂,流延合成了能够发出蓝色荧光的CDs/PVDF复合薄膜。复合薄膜的荧光发射峰从碳量子点溶液发射峰的480nm蓝移到了 440nm,实验结果证明复合薄膜很好的解决了碳量子点的荧光自淬灭及团聚问题。随后还研究了碳量子点掺杂量、PVDF粉体质量、以及薄膜厚度对于碳量子点荧光的影响,并得到了最佳比例。(2)以尿素、柠檬酸作为前驱物,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂,运用溶剂热法制备出了橙色碳量子点。实验结果显示碳量子点在540nm波长激发下发橙色荧光,发射峰位于600nm,量子产率为6.32%。其后本文还分别考察了碳量子点的存放时间、金属盐离子、溶液pH对碳量子点荧光强度的影响。存放时间和金属盐离子对橙色荧光碳量子点荧光强度影响较小,而对酸性溶液较为敏感,可用于溶液pH的检测。(3)利用碳量子点同钨酸铋通过水热法结合,制备出了 Bi2W06/CDs复合材料。随后通过荧光发射光谱测试及光催化降解亚甲基蓝实验表明,Bi2W06/CDs复合材料的光催化性能通碳量子点的掺杂量具有一个最优质量比例1:60,当碳量子点掺杂量超过此比例时,Bi2W06/CDs复合材料降解率随之降低。本章对其可能的原因机理进行了探讨。

关键词：碳量子点荧光性质橙色发光荧光薄膜光催化