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基于等离子体增强上转换发光的窄带1550 nm光探测

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发光学报 2024年第1期45卷 139-148页

作者：周博明覃子晟王姝欢杨棕媛江苇瑶赵赫然曹鹏鲍民杰程惠宁季亚楠大连民族大学物理与材料工程学院国家民委新能源与稀土资源利用重点实验室辽宁省光敏材料与器件重点实验室辽宁大连116600

近红外光(NIR)探测技术在军事、通信和工业应用中发挥着重要的作用,巨大的市场需求带动了NIR光电探测器(PDs)研究的快速发展。具有双光子或多光子泵浦特性的稀土掺杂上转换纳米颗粒(UCNPs)可以将NIR光子转换为可见光子或紫外光子,并被... 详细信息

近红外光(NIR)探测技术在军事、通信和工业应用中发挥着重要的作用,巨大的市场需求带动了NIR光电探测器(PDs)研究的快速发展。具有双光子或多光子泵浦特性的稀土掺杂上转换纳米颗粒(UCNPs)可以将NIR光子转换为可见光子或紫外光子,并被禁带宽度更宽的半导体吸收,进而制备出性能优异的上转换PDs。然而,NIR窄带上转换PDs的实现仍然面临一些困难,例如稀土离子荧光量子效率低、需要高泵浦阈值才能实现可探测的上转换发光。在此,我们利用NaYF4∶4%Er UCNPs与钙钛矿半导体层相结合,实现了1550 nm的窄带上转换PDs。通过使用具有局域表面等离子体共振效应的银纳米棒层(Ag NRs)增强了UCNPs的上转换发光,从而降低了上转换PDs的泵浦阈值。基于Ag NRs/NaYF4∶4%Er UCNPs/MAPbI3复合结构的PDs的最佳响应度(R)和探测率(D*)分别约为48.5 mA/W和5.7×10^(8) Jones。与纯UNCP/MAPbI3 PDs相比,R和D*均提高了一个数量级。我们成功地构建了一种简单的策略来制造出稳定的近红外窄带PDs。

关键词：上转换发光局域表面等离子体共振局域场调制窄带近红外光电探测器

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飞秒激光打印倾斜微结构在固液界面的变形研究(特邀)

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中国激光 2024年第12期51卷 422-430页

作者：祁乔乔李鑫凯胡海健陈超张晨初张亚超吴思竹劳召欣合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室安徽合肥230009 合肥工业大学材料科学与工程学院材料物理及新能源材料与器件系安徽合肥230009 合肥工业大学机械工程学院安徽合肥230009

在微纳制造过程中,固液耦合界面的毛细力牵引行为可能会影响微结构的稳定性,导致结构变形或倒塌。本课题组基于飞秒激光双光子打印、显影后溶剂蒸发诱导毛细力牵引过程,对单个和双倾斜微板结构在毛细力下的变形行为进行研究。通过建立... 详细信息

在微纳制造过程中,固液耦合界面的毛细力牵引行为可能会影响微结构的稳定性,导致结构变形或倒塌。本课题组基于飞秒激光双光子打印、显影后溶剂蒸发诱导毛细力牵引过程,对单个和双倾斜微板结构在毛细力下的变形行为进行研究。通过建立固液耦合界面下倾斜微板的毛细力作用模型,综合研究了倾斜角度、微板高度和结构间距对毛细力牵引下微结构形态(内组装、倾斜和外倒塌)的影响。结果表明:固液耦合界面下结构在毛细力作用下的变形行为主要取决于结构所受毛细力(内、外毛细力)和自身支撑力之间的竞争关系。理论分析、实验结果和仿真模拟表明,在高纵横比倾斜微结构阵列中,可以通过邻近结构的耦合设计来避免不对称毛细力诱导下的微结构坍塌。本工作对涉及固液耦合情况的倾斜型、高纵横比微纳米结构的加工制造具有重要的参考意义。

关键词：飞秒激光双光子聚合倾斜微结构固液耦合界面毛细力

Kagome金属CoSn和CoGe拓扑电子性质的应变和Hubbard-U调控研究

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湘潭大学学报（自然科学版） 2024年第4期46卷 60-68页

作者：彭虽然李意芝孟利军湘潭大学物理与光电工程学院湖南湘潭411105

层状Kagome金属由于包含平带和线性交叉的狄拉克(Dirac)带等奇异电子性质,正逐渐成为探索阻挫晶格和量子拓扑的新兴电子材料.该文采用第一性原理方法研究了应变和Hubbard相互作用U对CoSn和CoGe两种层状Kagome金属拓扑电子性质的调控.研... 详细信息

层状Kagome金属由于包含平带和线性交叉的狄拉克(Dirac)带等奇异电子性质,正逐渐成为探索阻挫晶格和量子拓扑的新兴电子材料.该文采用第一性原理方法研究了应变和Hubbard相互作用U对CoSn和CoGe两种层状Kagome金属拓扑电子性质的调控.研究结果表明,对两种Kagome金属施加a和b单轴应变时,能够较大地减少六边形Co原子d轨道的局域化程度,导致Kagome金属中平带宽度发生较大的改变,并且单轴应变破坏了晶体的C6对称性,从而使得Dirac点发生劈裂,且劈裂程度随应变的增加而增加.而c轴应变对Co原子d轨道的局域化程度影响较小,因而平带宽度变化较小.当施加ab双轴应变时,平带宽度变化没有单轴应变明显,表明对称性对保持Kagome晶格中六边形金属原子的d轨道消相干效发挥了重要作用.并且由于双轴应变没有破缺晶体对称性,Dirac点在拉伸应变下只发生移动,而在压缩应变下由于自旋劈裂导致四重简并Dirac点劈裂为两个二重简并的外尔(Weyl)点,形成平带-Weyl带的新型能带结构.研究还表明,较大的库仑相互作用(Hubbard-U)对Kagome电子结构同样存在重要影响.当U> 1.60 eV时,不仅能带发生了自旋劈裂,而且平带宽度和Dirac点位置发生了明显的改变,Hubbard-U对Kagome晶格中局域化的Co原子d轨道产生了重要的影响.这些发现为进一步深入探讨Kagome金属的拓扑电子性质和关联效应提供了研究思路,也为其在能源、催化等领域中的实际应用提供了理论参考.

关键词：第一性原理 Kagome金属平带 Dirac带

Al_(2)O_(3)表面包覆增强K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)荧光粉发光性能和湿热稳定性

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发光学报 2024年第3期45卷 443-449页

作者：段凌岳路万兵王智逾赵金鑫王大伟刘海旭于威河北大学物理科学与技术学院新能源光电器件国家地方联合工程实验室河北保定071002 河北利福光电技术有限公司河北省半导体照明与显示关键材料重点实验室河北保定071000

研究了粉末原子层沉积技术(ALD)在白光LED用K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)(KSFM)红色荧光粉包覆和表面改性中的应用,以及对其结构特性、发光性能和湿热环境中稳定性的影响。结果表明,采用ALD技术以三甲基铝作为前驱体、臭氧作为氧化剂,可以在K... 详细信息

研究了粉末原子层沉积技术(ALD)在白光LED用K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)(KSFM)红色荧光粉包覆和表面改性中的应用,以及对其结构特性、发光性能和湿热环境中稳定性的影响。结果表明,采用ALD技术以三甲基铝作为前驱体、臭氧作为氧化剂,可以在KSFM表面形成氧化铝包覆层。X射线衍射、表面形貌分析表明,ALD处理过程不会影响KSFM荧光粉的晶相和形貌特征。发光光谱分析表明,由于氧化铝钝化特性还会增强KSFM荧光粉的发光强度,并且不改变其发光波长。相较于未经包覆的KSFM荧光粉,包覆层可以显著改善KSFM粉末的湿热环境稳定性,ALD包覆后样品的相对发光强度在85%湿度/85℃环境中老化处理24 h后仍能保持初始值的84%。

关键词： K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+) 红色荧光粉表面改性原子层沉积湿热稳定性

飞秒激光打印倾斜微结构在固液界面的变形研究（特邀）

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中国激光 2024年第12期 430-438页

作者：祁乔乔李鑫凯胡海健陈超张晨初张亚超吴思竹劳召欣合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室合肥工业大学材料科学与工程学院材料物理及新能源材料与器件系合肥工业大学机械工程学院

在微纳制造过程中，固液耦合界面的毛细力牵引行为可能会影响微结构的稳定性，导致结构变形或倒塌。本课题组基于飞秒激光双光子打印、显影后溶剂蒸发诱导毛细力牵引过程，对单个和双倾斜微板结构在毛细力下的变形行为进行研究。通过建... 详细信息

在微纳制造过程中，固液耦合界面的毛细力牵引行为可能会影响微结构的稳定性，导致结构变形或倒塌。本课题组基于飞秒激光双光子打印、显影后溶剂蒸发诱导毛细力牵引过程，对单个和双倾斜微板结构在毛细力下的变形行为进行研究。通过建立固液耦合界面下倾斜微板的毛细力作用模型，综合研究了倾斜角度、微板高度和结构间距对毛细力牵引下微结构形态（内组装、倾斜和外倒塌）的影响。结果表明：固液耦合界面下结构在毛细力作用下的变形行为主要取决于结构所受毛细力（内、外毛细力）和自身支撑力之间的竞争关系。理论分析、实验结果和仿真模拟表明，在高纵横比倾斜微结构阵列中，可以通过邻近结构的耦合设计来避免不对称毛细力诱导下的微结构坍塌。本工作对涉及固液耦合情况的倾斜型、高纵横比微纳米结构的加工制造具有重要的参考意义。

关键词：飞秒激光双光子聚合倾斜微结构固液耦合界面毛细力

飞秒激光打印倾斜微结构在固液界面的变形研究

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中国激光 2024年

作者：祁乔乔李鑫凯胡海健陈超张晨初张亚超吴思竹劳召欣合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室合肥工业大学机械工程学院合肥工业大学材料科学与工程学院材料物理及新能源材料与器件系

微纳制造中固液耦合界面的毛细力牵引行为可能影响微结构的稳定性，造成结构变形或倒塌。本文基于飞秒激光双光子打印、显影后溶剂蒸发诱导毛细力牵引过程，对单个和双倾斜微板结构在毛细力下的变形行为进行研究。通过建立固液耦合界面... 详细信息

微纳制造中固液耦合界面的毛细力牵引行为可能影响微结构的稳定性，造成结构变形或倒塌。本文基于飞秒激光双光子打印、显影后溶剂蒸发诱导毛细力牵引过程，对单个和双倾斜微板结构在毛细力下的变形行为进行研究。通过建立固液耦合界面下的倾斜微板毛细力作用模型，综合研究了倾斜度、微板高度和结构间距离对毛细力牵引下微结构形态（内组装、倾斜和外倒塌）的影响。结果表明固液耦合界面下毛细力对结构变形行为，主要取决于结构所受毛细力（内、外毛细力）和自身支撑力之间的竞争关系。本研究的理论分析、实验结果和仿真模拟表明，在高纵横比倾斜微结构阵列中，可以通过临近结构的耦合设计避免不对称毛细力诱导下的微结构坍塌。该工作对涉及固液耦合情况的倾斜型、高纵横比微纳米结构加工制造具有最重要的参考意义。

关键词：飞秒激光双光子聚合倾斜微结构固液耦合界面毛细力

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

旋涂两步法甲脒铅基钙钛矿太阳能电池近期研究进展

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化学学报 2024年第9期82卷 987-1000页

作者：陈宇波郑德旭王楠刘吉双于凤阳吴飒建刘生忠李智鹏中国科学院大连化学物理研究所大连清洁能源国家实验室中核光电科技(上海)有限公司陕西师范大学材料科学与工程学院应用表面与胶体化学教育部重点实验室陕西省先进能源器件重点实验室陕西省先进能源技术工程实验室先进能源材料研究所

近年来,钙钛矿太阳能电池因其优越的光电转换性能而备受关注.然而,在扩大规模过程中往往会出现严重的效率损失,这限制了其进一步商业化.开发一种低成本、可扩展、可控制的生产方法至关重要.在各种制备方法中,溶液两步法具有制备简单、... 详细信息

近年来,钙钛矿太阳能电池因其优越的光电转换性能而备受关注.然而,在扩大规模过程中往往会出现严重的效率损失,这限制了其进一步商业化.开发一种低成本、可扩展、可控制的生产方法至关重要.在各种制备方法中,溶液两步法具有制备简单、重复性好和操作性高等优点,有利于实现可控制备大面积高质量钙钛矿薄膜,在商业应用中潜力巨大.基于钙钛矿的制备被分成两步这一特性,两步法的调控方向更多,目前已有众多研究工作被报道.本篇综述详细介绍旋涂溶液两步法在添加剂工程、界面修饰、溶剂工程和其他工程的最新进展,并分析旋涂溶液两步法面临的挑战和未来的研究前景,旨在对大面积、高性能的钙钛矿太阳能电池研究提供有益参考.

关键词：钙钛矿太阳能电池两步法旋涂光电转化效率

二维范德瓦耳斯异质结Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe(X=Bi,Sb)的光电性能

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物理学报 2024年第13期73卷 229-237页

作者：熊祥杰钟防张资文陈芳罗婧澜赵宇清朱慧平蒋绍龙湖南科技大学物理与电子科学学院智能传感器与新型传感器材料湖南省重点实验室湘潭411201 格拉斯哥大学亚当史密斯学院格拉斯哥G128QQ 中国科学院微电子研究所硅器件技术重点实验室北京100029 粤港澳大湾区(广东)量子科学中心深圳518045

设计二维半导体范德瓦耳斯异质结是一种实现多功能微电子器件的有效策略.本文构筑了二维钙钛矿Cs_(3)X_(2)I_(9)(X=Bi,Sb)和铟锡InSe的范德瓦耳斯异质结Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe.基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了其几何、电子结... 详细信息

设计二维半导体范德瓦耳斯异质结是一种实现多功能微电子器件的有效策略.本文构筑了二维钙钛矿Cs_(3)X_(2)I_(9)(X=Bi,Sb)和铟锡InSe的范德瓦耳斯异质结Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe.基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了其几何、电子结构、光学性质.研究表明,二维Cs3Bi2I9/InSe和Cs3Sb2I9/InSe异质结为II型能带排列,且带隙分别为1.61 eV和1.19 eV,可见光和紫外光范围内具有较高的吸收系数.基于形变势理论和类氢原子模型的计算,二维Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe异质结显示了较高的电子迁移速率和激子结合能.基于Ⅱ型排列的能带结构和肖克利-奎伊瑟极限(Shockley-Queisser limit),对比研究了光电转换效率.此外,进一步探究了双轴应变对二维异质结Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe光电特性的调控及其规律.上述研究为未来设计高效的二维范德瓦耳斯光电子器件提供了理论依据.

关键词：二维异质结光电转换效率第一性原理计算应变工程

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