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原子层沉积金属氧化物缓冲层制备高性能大面积钙钛矿太阳电池

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物理学报 2024年第9期73卷 317-325页

作者：瞿子涵赵洋马飞游经碧中国科学院半导体研究所半导体物理实验室北京100083 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049

研制具有较大活性面积的钙钛矿太阳电池对领域面向产业化的发展具有重要意义.当前,大面积钙钛矿太阳电池的性能与小面积钙钛矿太阳电池之间仍存在较大差距.本文提出一种在透明导电薄膜衬底上预先原子层沉积TiO_(2)薄层的策略,有效避免... 详细信息

研制具有较大活性面积的钙钛矿太阳电池对领域面向产业化的发展具有重要意义.当前,大面积钙钛矿太阳电池的性能与小面积钙钛矿太阳电池之间仍存在较大差距.本文提出一种在透明导电薄膜衬底上预先原子层沉积TiO_(2)薄层的策略,有效避免了衬底局部突起与钙钛矿吸光层直接接触导致的漏电现象,提升了小面积器件制备工艺的重复一致性.改善的电子输运和光管理过程也提高了小面积器件的效率.更重要的是,本文基于原子层沉积的TiO_(2)开展了0.5 cm^(2)大面积钙钛矿太阳电池的研究,通过优化TiO_(2)层的厚度,研制出光电转换效率高达24.8%的冠军器件(第三方认证效率24.65%),器件的制备工艺也表现出较好的重复性.此外,原子层沉积了TiO_(2)缓冲层的电池器件在氮气氛围下存储1500 h后仍然能够保留初始性能的95%以上.总之,在粗糙衬底上预先原子层沉积TiO_(2)薄层可以有效抑制局部漏电通道的产生,有利于制备高性能的大面积钙钛矿太阳电池.

关键词：原子层沉积金属氧化物大面积钙钛矿太阳电池

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势能助力靶原子离化激发辐射近红外光谱

光学学报 2024年第7期44卷 27-34页

作者：张颖徐忠峰王兴任洁茹张艳宁梅策香周贤明梁昌慧王伟张小安咸阳师范学院离子束与光物理实验室陕西咸阳712000 西安交通大学物理学院陕西西安710049 中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000

用动能为1360 keV的129Xeq+(q=17,20,23,25,27)高电荷态离子分别入射到金属Al和Ti固体靶表面,测量高电荷离子与表面相互作用过程中离子俘获表面电子完成中性化所形成的激发态Xe原子和低电离态Xe离子退激辐射的近红外光谱线(800~1700 nm)... 详细信息

用动能为1360 keV的129Xeq+(q=17,20,23,25,27)高电荷态离子分别入射到金属Al和Ti固体靶表面,测量高电荷离子与表面相互作用过程中离子俘获表面电子完成中性化所形成的激发态Xe原子和低电离态Xe离子退激辐射的近红外光谱线(800~1700 nm),以及靶原子被离化激发、退激辐射的光谱线。实验结果表明:高电荷态离子入射金属表面的过程中,携带的势能在飞秒量级的时间内沉积到靶表面,使靶原子离化激发,较强的库仑势能可使靶原子形成高离化态和复杂的电子组态、退激辐射光谱线。随着入射离子的电荷态增加,测量谱线的强度增大,该变化趋势与入射离子的势能随电荷增加的变化趋势大体一致,说明经典过垒模型在近玻尔速度能区是成立的。

关键词：原子与分子物理学高电荷态离子经典过垒模型禁戒跃迁近红外光谱

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片上红外偏振探测研究进展

红外与毫米波学报 2024年第1期43卷 52-62页

作者：甄玉冉邓杰布勇浩代旭余宇石梦碟王若文叶韬陈刚周靖中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

偏振是光的固有自由度,偏振探测提供了光强和波长之外的更多丰富信息。红外偏振探测器在成像、通信、遥感和宇宙学等众多应用中发挥着至关重要的作用。然而,传统的偏振检测系统体积庞大、系统复杂,阻碍了偏振探测的小型化和集成化。近来... 详细信息

偏振是光的固有自由度,偏振探测提供了光强和波长之外的更多丰富信息。红外偏振探测器在成像、通信、遥感和宇宙学等众多应用中发挥着至关重要的作用。然而,传统的偏振检测系统体积庞大、系统复杂,阻碍了偏振探测的小型化和集成化。近来,片上红外偏振探测器的发展引起了广泛的研究兴趣。本文将重点介绍片上红外偏振探测器的两个前沿研究领域:偏振敏感材料和偏振选择性光耦合结构集成的红外偏振探测器,主要讨论片上红外偏振探测器的研究现状以及未来的挑战和机遇。

关键词：红外偏振探测器各向异性材料拓扑材料手性钙钛矿偏振选择性光学耦合结构

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完全实现自主可控的国产光栅设计软件

中国激光 2024年第14期51卷 264-274页

作者：丁新辉余惠李大为张军勇王利周琼卢兴强中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

通过对傅里叶模态法(也称严格的耦合波分析算法)的攻关与研究,介绍了一款国产的光栅设计与分析软件——光栅设计者。该软件独立开发,并完全自主可控,旨在填补国内光栅光学设计分析软件的空白。软件从算法开发与攻关开始,目前已取得了重... 详细信息

通过对傅里叶模态法(也称严格的耦合波分析算法)的攻关与研究,介绍了一款国产的光栅设计与分析软件——光栅设计者。该软件独立开发,并完全自主可控,旨在填补国内光栅光学设计分析软件的空白。软件从算法开发与攻关开始,目前已取得了重大进展并即将发布。软件核心代码的自主率达到100%,与VirtualLab和Gsolver等国际主流光栅设计软件的计算精度相当,且支持更多光栅类型的设计与分析,包含一维、二维光栅及微结构和超表面等复杂光学结构。光栅设计者以简明的界面,表格化的参数输入,灵活多变的光栅结构建模,强大的参数扫描能力和高效的并行效率为特点,降低了用户的学习成本,适用于从极紫外到太赫兹波段的电磁场计算与分析。

关键词：光栅光栅设计光学设计严格耦合波分析超表面微结构设计

基于超大口径古希腊梯子膜光子筛的单次径向剪切干涉波前传感

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中国激光 2024年第14期51卷 162-171页

作者：张军勇林健张秀平杨亚玲中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

大口径光学元件被广泛应用于各类大型光学系统,现有的商业波前传感器难以满足大口径光学元件的实时在线动态测量需求。针对这一问题,提出了基于超大口径古希腊梯子膜光子筛的单次径向剪切干涉波前传感技术。超大口径古希腊梯子膜光子筛... 详细信息

大口径光学元件被广泛应用于各类大型光学系统,现有的商业波前传感器难以满足大口径光学元件的实时在线动态测量需求。针对这一问题,提出了基于超大口径古希腊梯子膜光子筛的单次径向剪切干涉波前传感技术。超大口径古希腊梯子膜光子筛具有同时生成缩小波面和扩大波面的轴上分束功能,可单片实现剪切比可调的径向剪切干涉,且镂空的膜结构易大口径加工、可克服本底像差。不同于传统的共焦径向剪切干涉,非共焦径向剪切干涉被球面波载频,对小波像差的干涉具有放大作用。实验验证了上述方案的可行性,为大型激光装置的米级光学元件以及十米级太空望远镜的单次波前传感提供了新选项。

关键词：测量波前传感干涉测量衍射光学元件光学编码

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溶胶-凝胶SiO_(2)减反膜的制备与光学性能研究

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无机材料学报 2024年第5期39卷 525-530页

作者：沈斌张旭熊怀李海元谢兴龙中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理重点实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

碱催化溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜具有优异的光学性能及抗激光损伤性能,是高功率激光装置中的重要组成部分,但其与光学元件之间的结合强度低,使得膜层易发生接触破坏。本研究以“神光II”高功率激光装置溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜为基... 详细信息

碱催化溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜具有优异的光学性能及抗激光损伤性能,是高功率激光装置中的重要组成部分,但其与光学元件之间的结合强度低,使得膜层易发生接触破坏。本研究以“神光II”高功率激光装置溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜为基础,通过提拉法在其表层涂覆致密的SiO_(2)薄层后得到机械强度提升的双层SiO_(2)减反膜(SiO_(2)-MTES),并与常用的单层氨固化SiO_(2)减反膜(SiO_(2)-HMDS)进行相关应用性能的综合比较。结果表明,涂覆SiO_(2)-MTES的熔石英在约800 nm处的峰值透过率大于99.6%,运用1-on-1激光损伤阈值测试方法测得该双层SiO_(2)减反膜的零几率激光损伤阈值为51.9 J/cm^(2)(1064 nm,9.1 ns),与涂覆SiO_(2)-HMDS的性能相当。同时,SiO_(2)-MTES膜层与水的接触角达到117.3°,且在相对湿度大于90%的高湿环境中膜层的透过率较稳定。多次擦拭实验结果表明SiO_(2)-MTES的耐摩擦机械强度明显优于SiO_(2)-HMDS,有效提升了膜层与光学元件之间的结合强度。

关键词：溶胶-凝胶减反膜 SiO_(2) 机械强度

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双波长大口径液晶光弹性测量仪研制

中国激光 2024年第13期51卷 133-142页

作者：陈昱志邢童璐林强刘诚朱健强中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

提出了一种基于双波长椭圆偏振光测量光弹性应力的方法,采集两种相近波长照明下、特殊液晶旋光角度下透过待测样品的光强分布图像,对其进行一系列计算处理,得到待测样品的应力分布。利用双波长LED和液晶旋光板等先进光源和先进光调控器... 详细信息

提出了一种基于双波长椭圆偏振光测量光弹性应力的方法,采集两种相近波长照明下、特殊液晶旋光角度下透过待测样品的光强分布图像,对其进行一系列计算处理,得到待测样品的应力分布。利用双波长LED和液晶旋光板等先进光源和先进光调控器件,发明了一个可以测量样品中应力分布的光学仪器。进行了相关的实验测量,并与传统的六步相移方法做了实验对比验证了该方法的有效性,相对误差达到2.85%。且所研究的光弹性液晶测量仪结构简单、操作快速,不需要复杂的机械旋转等手动调控。仪器分辨率达到0.25 mm,符合光弹性测量标准。

关键词：光弹性测量应力液晶椭圆偏振光

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基于注意力机制LSTM的电离层TEC预测

地球物理学报 2024年第2期67卷 439-451页

作者：刘海军雷东兴袁静乐会军单维锋李良超王浩然李忠袁国铭防灾科技学院河北廊坊065201 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院地球与行星物理重点实验室北京100029

电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)的监测与预报是空间环境研究的重要内容,对卫星通讯和导航定位等有重要意义.TEC值影响因素较多,很难确定精确物理模型来对其进行预测.本文设计了基于注意力机制的LSTM模型(Att-LSTM),采用... 详细信息

电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)的监测与预报是空间环境研究的重要内容,对卫星通讯和导航定位等有重要意义.TEC值影响因素较多,很难确定精确物理模型来对其进行预测.本文设计了基于注意力机制的LSTM模型(Att-LSTM),采用过去24小时TEC观测数据对未来TEC进行预测.选择北半球东经100°上,每2.5°纬度选择一个位置,共计36个位置来验证本文提出模型的性能,并与主流的深度学习模型如DNN、RNN、LSTM进行对比实验.取得了如下成果:(1)在选定的36个地区未来2小时单点预测上,基于本文的Att-LSTM模型的TEC预测性能明显优于其他对比模型;(2)讨论了纬度对Att-LSTM预测未来2小时TEC值时性能的影响,发现在北纬0°到60°之间,Att-LSTM预测性能随着纬度的升高而略有降低,在北纬62.5°~87.5°之间,模型预测性能出现扰动,预测效果略差;(3)讨论了磁暴期和磁静期模型的预测性能,发现无论是磁暴期还是磁静期,本文模型预测性能均较好;(4)还讨论了对未来多时点预测效果,实验结果表明,本文所提出的模型对未来2、4个小时的预测拟合度R-Square均超过0.95,预测结果比较可靠,对未来6、8、10个小时预测拟合度最高为0.7934,预测拟合度R-Square下降迅速,预测结果不可靠.

关键词：注意力机制长短期记忆神经网络电离层总电子含量

碳基无金属纳米材料用于电催化合成小分子化学品

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新型炭材料（中英文） 2024年第1期39卷 42-63页

作者：石磊李彦哲尹华杰赵慎龙国家纳米科学中心中国科学院纳米系统与多级次制造重点实验室北京100190 中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所中国科学院材料物理重点实验室安徽合肥230031

电催化是各种以化学品形式储存可再生电力能源技术的核心。目前,贵金属基催化剂广泛应用于提高电催化转化效率。然而,成本高、稳定性差等缺点严重阻碍了其在电合成和可持续能源器件中的大规模应用。碳基无金属催化剂(CMFCs)在提高催化... 详细信息

电催化是各种以化学品形式储存可再生电力能源技术的核心。目前,贵金属基催化剂广泛应用于提高电催化转化效率。然而,成本高、稳定性差等缺点严重阻碍了其在电合成和可持续能源器件中的大规模应用。碳基无金属催化剂(CMFCs)在提高催化性能方面展现出巨大潜力,且受到越来越多的关注。本文概述了用于电催化合成的CMFCs的最新研究进展,并讨论了其催化机理和设计策略。此外,简要总结了电催化合成过氧化氢、氨、氯以及各种碳基和氮基化合物的研究现状,并重点阐述了CMFCs目前面临的挑战和未来前景。

关键词：电合成电催化碳基纳米材料无金属电催化剂小分子化学品