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1064 nm纳秒激光辐照下HfO_(2)/SiO_(2)增透膜损伤的动态过程研究

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中国激光 2024年第8期51卷 60-73页

作者：向程江刘晓凤陶春先李大伟赵元安徐子媛帅坤龚赫孙建张伟丽邵宇川邵建达上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜实验室上海201800 中国科学院强上海光学精密机械研究所激光材料重点实验室上海201800 中国科学院大学材料科学与光电子工程中心北京100049 国科大杭州高等研究院浙江杭州310024

时间分辨的泵浦探测技术是研究光学元件损伤动态过程的有力手段。基于增强电荷耦合器件(ICCD)的时间分辨泵浦探测技术,对比研究了1064 nm纳秒激光辐照下HfO_(2)/SiO_(2)增透膜膜面处于激光入射面(正向过程)和出射面(反向过程)两种情况... 详细信息

时间分辨的泵浦探测技术是研究光学元件损伤动态过程的有力手段。基于增强电荷耦合器件(ICCD)的时间分辨泵浦探测技术,对比研究了1064 nm纳秒激光辐照下HfO_(2)/SiO_(2)增透膜膜面处于激光入射面(正向过程)和出射面(反向过程)两种情况下的动态损伤过程。在同一能量密度(52 J/cm^(2))激光辐照下,正向和反向过程都产生了无膜层剥落的小坑损伤以及伴随膜层剥落的小坑损伤,但反向过程产生的小坑的横向尺寸和深度都比正向的大。有限元分析结果表明正向和反向过程中增透膜内部的基底-膜层界面场强相似,但实际损伤形貌尺寸以及依据冲击波传播速度计算得到的爆炸能量都表明反向过程沉积的能量更大,可见等离子体形成后在后续激光脉冲辐照下的发展过程决定了两种情况下的损伤差异。增透膜损伤的时间分辨研究对其损伤机制分析以及实际应用具有重要意义。

关键词：薄膜增透膜激光诱导损伤时间分辨等离子体冲击波

Stable photocurrent-voltage characteristics of perovskite single crystal detectors obtained by pulsed bias

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Chinese Physics B 2024年第4期33卷 209-214页

作者：刘新陈之龙王虎张雯清董昊王鹏祥邵宇川 Laboratory of Thin Film Optics Shanghai Institute of Optics and Fine MechanicsChinese Academy of SciencesShanghai 201800China Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China Key Laboratory of Materials for High-Power Laser Shanghai Institute of Optics and Fine MechanicsChinese Academy of SciencesShanghai 201800China Key Laboratory for Ultrafine Materials of Ministry of Education Shanghai Engineering Research Center of Hierarchical NanomaterialsSchool of Materials Science and EngineeringEast China University of Science and TechnologyShanghai 200237China School of Microelectronics Shanghai UniversityShanghai 201899China Hangzhou Institute for Advanced Study University of Chinese Academy of SciencesHangzhou 310024China

Photocurrent-voltage characterization is a crucial method for assessing key parameters in x-ray or y-ray semiconductor detectors,especially the carrier mobility lifetime product.However,the high biases during photocurrent measurements tend to cause severe ion migration,which can lead to the instability and inaccuracy of the test results.Given the mixed electronic-ionic charac teristics,it is imperative to devise novel methods capable of precisely measuring photocurrentvoltage characteristics under high bias conditions,free from interference caused by ion migration.In this paper,pulsed bias is employed to explore the photocurrent-voltage characteristics of MAPbBr_(3) single crystals.The method yields stable photocurrent-voltage characteristics at a pulsed bias of up to 30 V,proving to be effective in mitigating ion migration.Through fitting the modified Hecht equation,we determined the mobility lifetime products of 1.0×10^(2) cm^(2)·V^(-1)for hole and 2.78×10~(-3)cm^(2)·V^(-1)for electron.This approach offers a promising solution for accurately measuring the transport properties of carriers in perovskite.

关键词： perovskites ion migration pulsed bias mobility lifetime product

EDTA/SnO_(2)双层复合电子传输层在钙钛矿电池中的应用

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物理学报 2022年第13期71卷 328-338页

作者：孙盟杰何志群郑毅帆邵宇川国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院杭州310024 中国科学院上海光学精密机械研究所中科院强激光材料重点实验室上海201800 北京交通大学光电子技术研究所北京100044

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池器件因其高效率受到广泛关注,而界面问题是制备高效钙钛矿太阳能电池的关键问题之一.本文研究了一种高效的乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)/SnO_(2)双层复合结构,将超薄的EDTA层与I... 详细信息

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池器件因其高效率受到广泛关注,而界面问题是制备高效钙钛矿太阳能电池的关键问题之一.本文研究了一种高效的乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)/SnO_(2)双层复合结构,将超薄的EDTA层与ITO(锡-铟氧化物)电极接触,SnO_(2)层与钙钛矿界面接触,作为电子传输层(ETL)用于制备钙钛矿太阳能电池.有趣的是,复合ETL的顶部SnO_(2)侧的表面形态可以通过调整下面的EDTA层来进行微调.通过调整EDTA膜厚,可以调控钙钛矿层结晶过程中的成核过程,调节了电子传输层与钙钛矿层之间的载流子提取过程.本文中制备的钙钛矿太阳能电池的回滞效应可以忽略,并且经过第三方认证,已经实现了20.2%的能量转换效率.

关键词：钙钛矿太阳能电池界面修饰乙二胺四乙酸结晶过程

EDTA/SnO;双层复合电子传输层在钙钛矿电池中的应用

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物理学报 2022年

作者：孙盟杰何志群郑毅帆邵宇川国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院中国科学院上海光学精密机械研究所中科院强激光材料重点实验室北京交通大学光电子技术研究所

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池器件因其高效率受到广泛关注，而界面问题是制备高效钙钛矿太阳能电池的关键问题之一。本文研究了一种高效的乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid， EDTA）/SnO;双层复合结构，将超薄的EDTA... 详细信息

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池器件因其高效率受到广泛关注，而界面问题是制备高效钙钛矿太阳能电池的关键问题之一。本文研究了一种高效的乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid， EDTA）/SnO;双层复合结构，将超薄的EDTA层与ITO电极接触，SnO;层与钙钛矿界面接触，作为电子传输层（ETL）用于制备钙钛矿太阳能电池。有趣的是，复合ETL的顶部SnO;侧的表面形态可以通过调整下面的EDTA层来进行微调。通过调整EDTA膜厚，可以调控钙钛矿层结晶过程中的成核过程，调节了电子传输层与钙钛矿层之间的载流子提取过程。本文中制备的钙钛矿太阳能电池的回滞效应可以忽略，并且经过第三方认证，已经实现了20.2%的能量转换效率。

关键词：钙钛矿太阳能电池界面修饰乙二胺四乙酸结晶过程

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中波红外减反射硬质薄膜研究进展(特邀)

光子学报 2022年第9期51卷 63-79页

作者：朱泽宇潘雨婷吴晗温俊仁郝凌云高程杨陈楹邵宇川邵建达中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室上海201800 中国科学院大学北京100049 国科大杭州高等研究院杭州310024

中波红外即3~5μm波段红外线,在大气中具有良好的透过率。中波红外探测器被广泛应用于红外制导、红外成像、气体检测分析、空间遥感等领域。为提高系统性能和增强探测器对各种恶劣工作环境的抵抗力,在光学窗口和薄膜表面常镀制高硬度薄... 详细信息

中波红外即3~5μm波段红外线,在大气中具有良好的透过率。中波红外探测器被广泛应用于红外制导、红外成像、气体检测分析、空间遥感等领域。为提高系统性能和增强探测器对各种恶劣工作环境的抵抗力,在光学窗口和薄膜表面常镀制高硬度薄膜进行保护。本文从硬质薄膜入手,阐述了中波红外减反射硬质薄膜的设计、材料选择及应用,根据不同材料体系总结了金属氧化物、氮化物、类金刚石及碳化物薄膜等常见中波红外波段硬质薄膜的光学、力学性能等,并概述了晶界强化、模量差理论、纳米复合材料等目前主要的薄膜硬度强化方法。

关键词：中波红外减反射硬质薄膜力学性能透射率

靶向钝化与界面载流子动力学优化以提高无空穴传输层的窄带隙钙钛矿太阳电池的效率和稳定性

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Science Bulletin 2023年第12期68卷 1271-1282,M0004页

作者：常雪晴钟均星杨果谭颖龚力倪兴纪玉金李有勇张国栋郑毅帆邵宇川周杰仰志斌王连洲吴武强 MOE Key Laboratory of Bioinorganic and Synthetic Chemistry Lehn Institute of Functional MaterialsSchool of ChemistrySun Yat-sen UniversityGuangzhou 510006China Instrumental Analysis Research Center Sun Yat-sen UniversityGuangzhou 510275China Nanomaterials Centre School of Chemical Engineering and Australian Institute for Bioengineering and NanotechnologyThe University of QueenslandBrisbane QLD 4072Australia Institute of Functional Nano&Soft Materials(FUNSOM) Jiangsu Key Laboratory for Carbon-Based Functional Materials&DevicesSoochow UniversitySuzhou 215123China Key Laboratory of Materials for High-Power Laser Shanghai Institute of Optics and Fine MechanicsChinese Academy of SciencesShanghai 201800China School of Chemistry and Chemical Engineering Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China

窄带隙锡-铅混合钙钛矿太阳电池(PSCs)的效率有望接近Shockley-Queisser极限,然而,易氧化的亚锡离子Sn^(2+)以及载流子传输层/钙钛矿未优化的界面接触会导致严重的界面电荷复合和器件性能下降,这在很大程度上阻碍了锡-铅混合钙钛矿太阳... 详细信息

窄带隙锡-铅混合钙钛矿太阳电池(PSCs)的效率有望接近Shockley-Queisser极限,然而,易氧化的亚锡离子Sn^(2+)以及载流子传输层/钙钛矿未优化的界面接触会导致严重的界面电荷复合和器件性能下降,这在很大程度上阻碍了锡-铅混合钙钛矿太阳电池的实际应用,本文通过在钙钛矿中掺入少量有机膦酸咔唑分子,成功地制备了无空穴传输层锡-铅混合钙钛矿太阳电池.相对于Pb^(2+),有机磷酸咔唑分子在晶界处和晶体表面与Sn^(2+)离子有更强的化学配位作用,从而有效抑制Sn^(2+)的氧化,钝化缺陷并抑制非辐射复合。在移除空穴传输层的情况下,此类有机膦酸咔唑分子靶向修饰作用可有效增强内建电场(~100mV),优化透明导电基底与钙钛矿层的能级排列,从而加速光生电荷分离,促进界面空穴抽取和传输.最终,无空穴传输层的锡-铅混合钙钛矿太阳电池获得最高20.21%的光电转换效率,开路电压高达0.87V,同时实现了超过2400小时的长期稳定性。

关键词：钙钛矿太阳电池光电转换效率开路电压窄带隙空穴传输层载流子动力学光生电荷分离有机磷酸

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激光薄膜元件内微缺陷的表征分析

中国激光 2023年第2期50卷 50-56页

作者：崔云张革赵元安邵宇川朱美萍易葵邵建达中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室上海201800 中国科学院强激光材料重点实验室上海201800

激光系统用薄膜元件既要有优异的光学性能,又要有高的激光诱导损伤阈值(LIDT)。薄膜元件的基底表面上交替沉积有高低折射率材料,通过膜厚、折射率等参数的优化可实现所需的光学性能,但元件中存在的微缺陷(如膜料喷溅缺陷、基底缺陷等)... 详细信息

激光系统用薄膜元件既要有优异的光学性能,又要有高的激光诱导损伤阈值(LIDT)。薄膜元件的基底表面上交替沉积有高低折射率材料,通过膜厚、折射率等参数的优化可实现所需的光学性能,但元件中存在的微缺陷(如膜料喷溅缺陷、基底缺陷等)是导致LIDT降低的重要原因。通过精准定位切割、三维重构的方法,表征膜料喷溅和基底抛光产生的微缺陷的形貌结构,并对其激光辐照前后的元素分布进行了分析。研究结果为镀制工艺、基底加工工艺的改进提供了参考。

关键词：薄膜激光损伤微缺陷喷溅基底抛光

Could two-dimensional perovskites fundamentally solve the instability of perovskite photovoltaics

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Chinese Physics B 2022年第11期31卷 42-53页

作者：陈烙然王虎邵宇川 Laboratory of Thin Film Optics Shanghai Institute of Optics and Fine MechanicsChinese Academy of SciencesShanghai 201800China Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering University of Chinese Academy of SciencesBeijing 00049China Key Laboratory of Materials for High Power Laser Chinese Academy of SciencesShanghai 201800China Hangzhou Institute for Advanced Study University of Chinese Academy of SciencesHangzhou 310024China

The high efficiency and low production cost enable the halide perovskite solar cells as a promising technology for the next generation photovoltaics.Nevertheless,the relatively poor stability of the organic–inorganic halide perovskites hinders their commercial applications.In the past few years,two-dimensional(2D)perovskite has emerged as a more stable alternative to the three-dimensional(3D)counterparts and attracted intense research interests.Although many attempts and advances have been made,it is still ambiguous that whether the 2D perovskites could bring closure to the stability issue.To answer this essential question,a systematic study of the nature of 2D halide perovskites is necessary.Here,we focus on the stability investigations of 2D perovskites from different perspectives,especially light,heat,ion migration and strain.Several remaining challenges and opening problems are also discussed.With further material and device engineering,we believe that the 2D perovskites would promote perovskite solar cells to a promising future.

关键词： halide perovskite solar cells two-dimensional perovskites stability

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模拟——数字电视直播系统的使用

世界广播电视 2001年第4期15卷 79-79,81页

作者：邵宇川上海广播电影电视技术中心电视制作部