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MoS_(2)/SiO_(2)界面黏附性能的尺寸和温度效应

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物理学报 2024年第5期73卷 281-288页

作者：段聪刘俊杰陈永杰左慧玲董健生欧阳钢吉首大学物理与机电工程学院吉首416000 湖南师范大学物理与电子科学学院低维量子结构与调控教育部重点实验室长沙410006

探索二维材料与其衬底之间的黏附性能对于二维材料的制备、转移以及器件性能的优化至关重要.本文基于原子键弛豫理论和连续介质力学方法,系统研究了尺寸和温度对MoS_(2)/SiO_(2)界面黏附性能的影响.结果表明,由于表面效应引起的热膨胀... 详细信息

探索二维材料与其衬底之间的黏附性能对于二维材料的制备、转移以及器件性能的优化至关重要.本文基于原子键弛豫理论和连续介质力学方法,系统研究了尺寸和温度对MoS_(2)/SiO_(2)界面黏附性能的影响.结果表明,由于表面效应引起的热膨胀系数、晶格应变和杨氏模量的变化,MoS_(2)/SiO_(2)界面黏附能随MoS_(2)厚度的减小而增大,而热应变使MoS_(2)/SiO_(2)界面黏附能随温度的升高而逐渐降低.此外,预测了在不同尺寸和温度下MoS_(2)在SiO_(2)衬底上的“脱落”条件,系统阐述了MoS_(2)与SiO_(2)衬底之间黏附性能的物理机制,为基于二维材料电子器件的优化设计提供了理论基础.

关键词： MoS_(2) 尺寸和温度效应界面黏附性能原子键弛豫理论

Cs_(2)(Ag∶Cu)BiBr_(6)双钙钛矿太阳能电池

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发光学报 2024年第4期45卷 662-670页

作者：曹士双王宝宁李林哈尔滨师范大学物理与电子工程学院光电带隙材料教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150000

采用水热法合成了Cu^(+)掺杂的Cs_(2)AgBiBr_(6)双钙钛矿并基于其制备了太阳能电池。通过紫外-可见光吸收光谱、荧光发射光谱、X射线光电子能谱、单色光量子效率光谱及光电流-电压曲线等手段对其光电性能进行探究。研究发现,Cu^(+)掺杂... 详细信息

采用水热法合成了Cu^(+)掺杂的Cs_(2)AgBiBr_(6)双钙钛矿并基于其制备了太阳能电池。通过紫外-可见光吸收光谱、荧光发射光谱、X射线光电子能谱、单色光量子效率光谱及光电流-电压曲线等手段对其光电性能进行探究。研究发现,Cu^(+)掺杂能够显著增强Cs_(2)AgBiBr_(6)粉末样品的光学吸收,但对于薄膜样品几乎没有效果,这是由于Cu相双钙钛矿在溶于二甲基亚砜的过程中会发生分解。实验结果表明,当Cu^(+)掺杂量较低时,太阳能电池的光电转化效率显著提升,这是由于Cu^(+)掺杂对Cs_(2)AgBiBr_(6)薄膜结晶过程的调控作用,微量Cu^(+)掺杂能够显著降低钙钛矿薄膜的缺陷态密度。最终,基于Cu^(+)掺杂的太阳能电池获得了最高1.93%的能量转化效率。

关键词： Cs2AgBiBr6 Cu+掺杂太阳能电池钙钛矿

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CdSe/ZnS量子点和量子点-受体分子复合物的超快动力学研究

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 56-61页

作者：白西林彭越张雪东葛晶山西师范大学物理与信息工程学院山西太原030031 山西省光谱测量与分析重点实验室山西太原030031

量子点(QD)作为一种新型的半导体纳米发光材料,由于其独特的光学性质,如发光颜色可调、尺寸可调、激发光谱宽和发射光谱窄等优点,自被发现以来一直备受关注。相比于单量子点而言,核/壳量子点更为优异的光学性能使其成为光伏器件应用中... 详细信息

量子点(QD)作为一种新型的半导体纳米发光材料,由于其独特的光学性质,如发光颜色可调、尺寸可调、激发光谱宽和发射光谱窄等优点,自被发现以来一直备受关注。相比于单量子点而言,核/壳量子点更为优异的光学性能使其成为光伏器件应用中的理想材料,例如在量子点敏化太阳能电池中,Ⅰ型核/壳量子点太阳能电池器件表现出更高的稳定性和转换效率。然而,界面电荷转移和电荷复合过程如何影响器件性能一直是大家关注的焦点,相关方面认知的匮乏阻碍了量子点光伏器件的进一步发展。为了对电荷转移(CT)和复合过程有更加清晰的认识,通过利用飞秒时间分辨瞬态吸收(TA)光谱和量子化学计算相结合的方法,对Ⅰ型CdSe/ZnS核/壳量子点和三种量子点-电子受体分子(如1-氯蒽醌(1-CAQ)、蒽醌(AQ)和甲基紫(MV^(2+)))复合物的载流子动力学进行了全面而细致的研究。通过光谱分析表明,QD-MV^(2+)复合物发生了最快的电子转移(ET)和俄歇复合(AR)过程,并且ET速率与AR速率呈正相关关系。此外,根据Marcus ET理论和密度泛函理论计算,证明了电子受体的带隙和给受体之间的能级差作为驱动力是共同影响ET速率的关键因素。该研究为电子受体的选择提供了新的见解,对光伏器件的改进设计具有重要的指导意义。

关键词：量子点瞬态吸收光谱密度泛函理论电子转移

超晶格插入层对InGaN/GaN多量子阱的应变调制作用

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物理学报 2024年第7期73卷 292-299页

作者：曹文彧张雅婷魏彦锋朱丽娟徐可颜家圣周书星胡晓东湖北文理学院物理与电子工程学院低维光电材料与器件湖北省重点实验室襄阳441053 湖北台基半导体股份有限公司大功率半导体技术湖北省重点实验室襄阳441021 武汉大学电子制造与封装集成湖北省重点实验室武汉430072 北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室北京100871

在InGaN/GaN异质结构量子阱内存在巨大的压电极化场,这严重地削弱了量子阱的发光效率.为了减弱量子阱内的压电极化场,通常引入应变调制插入层提升器件的发光性能.为了研究InGaN/GaN超晶格的应变调制效果和机理,实验设计制备了具有n型InG... 详细信息

在InGaN/GaN异质结构量子阱内存在巨大的压电极化场,这严重地削弱了量子阱的发光效率.为了减弱量子阱内的压电极化场,通常引入应变调制插入层提升器件的发光性能.为了研究InGaN/GaN超晶格的应变调制效果和机理,实验设计制备了具有n型InGaN/GaN超晶格插入层的外延结构及其对照样品.变温光致发光谱测试表明引入n型InGaN/GaN超晶格插入层的样品发光波长更短且内量子效率提升,相应的电致发光谱积分强度也显著增加且半宽减小,说明引入超晶格应变插入层可以在一定程度上抑制影响发光效率的量子限制Stark效应.理论计算结果表明:在生长有源区量子阱前引入超晶格应变层,可以削弱有源区量子阱内极化内建电场,减弱有源区量子阱能带倾斜,增加电子空穴波函数交叠,提高发射几率,缩短辐射复合寿命,有利于辐射复合与非辐射复合的竞争,实现更高的复合效率,从而提高发光强度.本文从实验和理论两方面验证了超晶格应变调制插入层可以有效改善器件性能,为器件的结构设计优化指明方向.

关键词： GaN 多量子阱超晶格应变调制

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光波导阵列中拓扑态及其应用的研究进展

科学通报 2024年第15期69卷 2031-2041页

作者：卫睿珊康娟张庆龙邱建荣杨中民董国平华南理工大学材料科学与工程学院发光材料与器件国家重点实验室广州510641 郑州大学物理学院郑州450001 浙江大学光电科学与工程学院杭州310027 华南理工大学物理与光电学院广州510641

近年来,在拓扑绝缘体理论体系的支撑下,拓扑光子学因具有独特的光场调控能力而引起了广泛关注,并发展出具有拓扑特性的拓扑光子器件.基于不同光学平台的拓扑光子器件具有高集成度、抗扰动、抗无序影响等优点,在光传感、光通信、光量子... 详细信息

近年来,在拓扑绝缘体理论体系的支撑下,拓扑光子学因具有独特的光场调控能力而引起了广泛关注,并发展出具有拓扑特性的拓扑光子器件.基于不同光学平台的拓扑光子器件具有高集成度、抗扰动、抗无序影响等优点,在光传感、光通信、光量子计算方面有广泛的应用前景.其中光波导阵列由于制备简单、结构精细,且结构的拓扑特性能通过光动力学可视化,是研究拓扑光子学的理想平台之一.本文主要以拓扑光子学理论为基础,对光波导阵列中不同维度的拓扑光子学模型及其实验进展进行回顾与总结,并对拓扑光波导阵列器件制备的难点、发展趋势等进行展望.

关键词：拓扑光子绝缘体光波导阵列拓扑光子效应拓扑光子器件

高阶奇异点附近两个光学微腔间弱耦合强度的测量

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量子光学学报 2024年第1期30卷 7-13页

作者：覃情武俊杰徐睿林功伟叶明勇林秀敏福建省量子调控与新能源材料重点实验室、福建师范大学物理与能源学院福建福州350117 福建省先进高场超导材料与工程协同创新中心福建福州350117

采用模式劈裂技术测量目标参数是光学传感领域内常见的方法。但这种方法可检测的最小目标参数值不仅受限于系统的总损耗,还受制于模式劈裂与目标参数间的函数依赖关系。非厄米系统中的奇异点是指本征值和本征态发生合并的特殊参数位置... 详细信息

采用模式劈裂技术测量目标参数是光学传感领域内常见的方法。但这种方法可检测的最小目标参数值不仅受限于系统的总损耗,还受制于模式劈裂与目标参数间的函数依赖关系。非厄米系统中的奇异点是指本征值和本征态发生合并的特殊参数位置。通过将系统调节至奇异点状态以进行传感操作,可以降低探测对象的下限值。本文以回音壁模式光学微腔为研究对象,提出了一种将系统调至高阶奇异点附近去测量两个光学微腔之间的微弱耦合强度的方案。通过改变参与的辅助光学微腔的数量,我们能够灵活控制奇异点的阶数。结果表明,当系统包含n个光学微腔时,可以实现n阶奇异点,并且随着n的增加,所能探测到的两个光学微腔间耦合强度的最低值也会随之下降。

关键词：奇异点传感弱耦合强度模式劈裂回音壁模式光学微腔

对《大学物理》论文“关于拉比强信号理论的疑问和思考解答”再讨论

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大学物理 2024年第4期43卷 29-30页

作者：张智明广东理工学院大学物理实验中心&智能制造学院广东肇庆526100 华南师范大学广东省量子调控工程与材料重点实验室广东广州510006

本文对《大学物理》论文“关于拉比强信号理论的疑问和思考解答”中讨论的问题进行了重新讨论,其理论推导更简洁,物理解释更准确.通过本文我们再次强调,在量子理论中,描述状态的不是概率,而是概率幅.概率相同的状态,概率幅可以不同,从... 详细信息

本文对《大学物理》论文“关于拉比强信号理论的疑问和思考解答”中讨论的问题进行了重新讨论,其理论推导更简洁,物理解释更准确.通过本文我们再次强调,在量子理论中,描述状态的不是概率,而是概率幅.概率相同的状态,概率幅可以不同,从而状态不同.

关键词：量子光学原子与电磁场相互作用概率幅概率

噻吩基二维共价有机框架中的拓扑结构诱导局部电荷极化促进光催化制氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 225-236页

作者：白浚贤沈荣晨梁桂杰秦朝朝许第发胡浩斌李鑫华南农业大学生物质工程研究院农业部能源植物资源与利用重点实验室广东广州510642 湖北文理学院低维光电材料与器件重点实验室湖北襄阳441053 河南师范大学物理学院红外材料与光谱测量及应用重点实验室河南新乡453007 长沙大学应用环境光催化重点实验室湖南长沙410022 陇东学院石油化工学院陇东油气资源高效利用重点实验室甘肃庆阳745000

共价有机框架(COFs)是近年来新兴的一类多孔聚合物,在气体吸附、传感器、能源转换和光/电催化等领域表现出较大的应用潜力.然而,欲实现多样化的应用需求常需要对其结构进行合成后改性,这在单一步骤中难以实现.二维亚化学计量共价有机框... 详细信息

共价有机框架(COFs)是近年来新兴的一类多孔聚合物,在气体吸附、传感器、能源转换和光/电催化等领域表现出较大的应用潜力.然而,欲实现多样化的应用需求常需要对其结构进行合成后改性,这在单一步骤中难以实现.二维亚化学计量共价有机框架(2D-SSCOFs)因其独特的周期性官能团和保持结晶性及孔隙率的能力,成为COFs功能化的新途径.然而,已报道的2D-SSCOFs多具有相同的拓扑结构以及弱电荷极化等问题,限制了其应用潜力.因此,开发具有新颖拓扑结构的2D-SSCOFs对于实现更前沿的功能至关重要.窄带隙噻吩是有机半导体材料的常见单元,它们可以显著地调控共价聚合物骨架的电子和化学环境.本文通过5,5',5''-(苯-1,3,5-三基)三(噻吩-2-甲醛)(TT-3CHO)与4,4',4'',4''-(芘-1,3,6,8-四基)四苯胺(PY-4HN2)的席夫碱缩合反应合成具有大表面积和高结晶度的亚胺连接的新型2D-SSCOF(PTT-COF).噻吩环中2,5位之间的键的弯曲角度使得PTT-COF具有新型的2D亚化学计量拓扑结构,并呈现出非中心对称的优势极化结构.在使用有机空穴传输配体(二茂铁甲醛,FC)精确修饰和Pt作为助催化剂时,PTT-COF-FC体系在可见光照明下表现出较高的析氢产率(79.610 mmol g^(-1) h^(-1)).同时,在420 nm波长的光照下,2 mg的光催化剂表观量子效率达到1.72%.此外,经过24 h循环稳定性测试,PTT-COF-FC体系的活性没有明显下降.为了深入研究PTT-COF-FC体系的高效的产氢机制,通过X射线衍射、红外和固体碳谱等对PTT-COF-FC体系的组成和结构进行分析,确定了PTT-COF-FC的成功合成.通过瞬态吸收、变温荧光和理论计算等研究了材料的激子解离和载流子转移行为.结果表明,得益于独特的富含噻吩的结构设计以及有机空穴传输配体的修饰作用,PTT-COF-FC展现出高效的激子解离和丰富的自由电荷载流子特性.综上所述,本文设计和合成了一种新型PTT-COF光催化材料,其独特的二维亚化学计量拓扑结构和显著的局部电荷极化特性赋予了材料良好的光催化性能.实验和理论研究表明,PTT-COF中的非中心对称拓扑结构和噻吩单元的引入,有效扩展了π离域,进而诱导了局部极化并抑制了激子效应,从而大幅提高了光催化效率.此外,通过二茂铁甲醛的后修饰,结合这些独特的结构特性,PTT-COF在光催化析氢反应中表现出高活性和出色的长期耐久性.本文的研究不仅为设计和构建具有独特结构的新型2D-SSCOF提供新思路,也为构建具有丰富光催化功能的材料开辟了新途径.

关键词：光催化产氢电荷分离亚化学计量共价有机框架拓扑结构激子效应

基于蓝光TADF材料的敏化白光OLED特性

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发光学报 2024年第6期45卷 1005-1014页

作者：徐子杰王文军李淑红刘云龙聊城大学物理科学与信息工程学院山东聊城252059 聊城大学山东省光通信科学与技术重点实验室山东聊城252059

白光有机发光二极管(WOLEDs)由于面光源、可柔性、轻薄、自发光等优势而广泛应用于显示和照明领域。目前,高效溶液处理的混合白光有机发光二极管很少被报道。本文选择蓝色热致延迟荧光材料DMAC-DPS作为传统橙色磷光材料PO-01-TB的敏化主... 详细信息

白光有机发光二极管(WOLEDs)由于面光源、可柔性、轻薄、自发光等优势而广泛应用于显示和照明领域。目前,高效溶液处理的混合白光有机发光二极管很少被报道。本文选择蓝色热致延迟荧光材料DMAC-DPS作为传统橙色磷光材料PO-01-TB的敏化主体,制备了热活化敏化的杂化单发光层有机发光二极管白光器件,分析了器件能量传递机制。通过主客体掺杂浓度调控,实现了外部量子效率最高为8.00%、电流效率为22.32 cd/A、对应CIE坐标(0.405,0.497)及色温为4059 K的暖白光OLED器件,增加空穴阻挡层DPEPO有效地提高了器件的光谱稳定性,实现了更小的ΔCIE(0.017,0.016)。

关键词：白光有机发光二极管热致延迟荧光材料溶液处理能量转移

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