【摘 要】
:
光信号向电信号的转换是科学进步的重要环节,与我们的日常生活息息相关。光电探测器是一种将光信号转换为电信号的典型光电器件,广泛应用于航空航天、生物医学成像、环境检测等多个领域。因此充分利用光电转换机理,制备低成本、高性能的光电探测器一直处于该领域的关注前沿。从能源利用角度上来看,具有光伏结构的自驱动光电探测器能够利用自身结构实现自供电,在边远地区的森林火灾监测等领域具有重要应用前景。目前光伏型自驱动
论文部分内容阅读
光信号向电信号的转换是科学进步的重要环节,与我们的日常生活息息相关。光电探测器是一种将光信号转换为电信号的典型光电器件,广泛应用于航空航天、生物医学成像、环境检测等多个领域。因此充分利用光电转换机理,制备低成本、高性能的光电探测器一直处于该领域的关注前沿。从能源利用角度上来看,具有光伏结构的自驱动光电探测器能够利用自身结构实现自供电,在边远地区的森林火灾监测等领域具有重要应用前景。目前光伏型自驱动光电探测器发展迅速,但仍处于仍有很大的发展空间。因此在本课题中,我们参考了该领域的发展现状,开展了如下工作:在第一部分工作中,本文聚焦于PbS量子点(Quantum dots,QDs)光伏型自驱动光电探测器。常规量子点薄膜中的载流子通过点对点跳跃形式传输,电荷跳跃传输时被缺陷俘获几率大,且传输时间长,由此引发严重的激子和载流子非辐射复合,不利于载流子的传输。我们通过在PbS QDs中掺杂2D材料Ti3C2TxMXene,构筑了Ti3C2TxMXene与PbS QDs的体异质结系统。光电测试分析发现,该系统可降低电子频繁跳跃传输次数,促进了电荷的提取,从而降低被缺陷俘获的几率,抑制非辐射复合。同时我们关注到Ti3C2TxMXene表面富含空间位阻较大且电负性较弱的氧基和羟基,与量子点的紧密接触较差,不利于电子的转移。本文通过卤化反应将Ti3C2TxMXene表面的氧基、羟基官能团置换为卤素官能团,制备出Br-Ti3C2TxMXene,改善了其与PbS QDs之间的电学耦合,进一步提高了电荷的传输与转移。测试结果表明,基于Br-Ti3C2TxMXene:PbS QDs体异质结系统的光伏型自驱动光电探测器的近红外探测性能显著提高。在808 nm无外置偏压的自驱动模式下,响应度达到810 m A/W,比探测率高达9.2×1013琼斯(Jones)。最后验证了基于Br-Ti3C2TxMXene:PbS QDs体异质结系统的光伏型自驱动光电探测器在小车测速和近红外成像领域的应用前景。PbS QDs含有毒成分铅,对环境存在潜在的危害,且QDs合成过程复杂,不利于大规模制备。研究工艺简单的无铅材料光电探测器是一个很重要的方向,因此我第二个工作聚焦于无铅钙钛矿Cs2SnI6自驱动光电探测器性能的研究。Cs2SnI6是一种具有良好的相稳定性和成分稳定性的双钙钛矿材料,在光电器件中具有一定的应用前景。迄今为止,很少有报道关注致密均匀的Cs2SnI6薄膜的制备。本文通过一种简单、低成本的溶液法,制备出致密完整的Cs2SnI6薄膜。研究发现,旋涂Cs2SnI6薄膜的前驱体后,通过前驱体补偿策略(Precursor compensation treatment,PCT)可以补偿易挥发性的SnI4的蒸发损失,从而形成无针孔的纯相Cs2SnI6双钙钛矿。改性后的n型Cs2SnI6双钙钛矿薄膜的电导率和迁移率有明显提高,电荷复合损失降低。结果表明,在0V偏压下,PCT制备的光电探测器的光电流增益为151,而对照样品的光电流增益为88。器件的响应度(对照组由0.0059 m A/W提升至1.07 m A/W)和探测率(对照组由2.94×1010Jones提升至6.03×1010Jones)在自驱动模式下得到了显著提升。此外,PCT-Cs2SnI6光电探测器表现出良好的长期稳定性,在室内环境中保存28天后,探测率保持在其初始探测率的98%。本研究为制备高质量的Cs2SnI6薄膜及其在高效光电器件上的应用奠定了基础。
其他文献
钙钛矿纳米晶可以实现较高的荧光量子效率、极窄的半峰宽、带隙可调以及可见光区全光谱发光等优异的光电特性,并在太阳能电池、光电探测器以及激光器等方面有广泛的应用前景。然而,钙钛矿的稳定性差是限制其应用的重要问题之一。如何同时实现高稳定性与高荧光量子产率的钙钛矿纳米晶一直是铯铅卤钙钛矿纳米晶研究的关键问题。双三氟甲基磺酰亚胺(TFSI)在MoS2层状材料的光学性能研究中被广泛报道并可以实现其量子效率从1
随着智能电子产品的快速发展,可穿戴电子器件在医疗监测、人机交互以及人工智能等领域的发展中扮演着重要的角色。柔性电子器件需要所有组成部分都具备足够的拉伸性以满足可穿戴电子器件的要求。其中,电极作为柔性电子器件的重要组成部分也需具有优异的机械性能,因此,具备优异拉伸性、导电性以及温度稳定性的离子凝胶引起了研究者们的广泛关注。与其他柔性器件相比,柔性电致发光器件在柔性显示设备、智能机器人以及电子皮肤等方
随着智能电子器件的快速发展,人们的日常生活得到了巨大的改变。发光器件作为未来智能电子器件中不可或缺的部分,有着广阔的应用前景。目前,生活中常见的电致发光器件仍需要电源供电,并且对传统电源有着很强的依赖性。因此,设计出一种能够摆脱传统电源限制的电致发光器件仍然是一项巨大的挑战。摩擦起电诱导电致发光(TIEL)作为一种能够将生活中常见的机械能转化为发光的新型发光机制,能够有效缓解电致发光器件所带来的电
随着社会进步和科技发展,不可再生化石能源如石油、煤炭的消耗越来越大,人们面临着能源短缺危机,同时,消耗这些化石能源也恶化了环境。这些问题已经受到人们的广泛关注。为了解决这些问题,人们急需开发新的可以持续利用的清洁能源。太阳能作为一种清洁能源,被认为是解决未来能源问题的最佳途径之一,而将太阳能转化为电能的光伏电池则是人们一直在努力开发的能源技术。与传统的硅太阳能电池相比,钙钛矿太阳能电池以其低成本、
研究始于问题,问题始于疑难,疑难始于现实困境。小学是义务教育阶段的基础,终身体育思想下,小学体育在学生身心发展过程中起着奠基的作用,越来越多的学校需要一专多能型的“全才”体育教师。体育教师是学校体育工作的中坚力量,也是学校体育在实践层面取得成功的命脉所系。教师专业能力是体育教师从事体育教学的前提和基础,是体育教师专业素养的突出体现。随着体育与健康课程改革的推进,我国对义务教育的重视程度日益提高,国
随着人类社会的不断发展,人们对能源的需求与日俱增。地球上能源的储备有限,将在未来的几十上百年内枯竭。传统能源(石油、煤炭、天然气)的过度使用会对环境造成严重的危害,产生如一氧化硫、二氧化硫、一氧化碳和二氧化碳等物质,直接或者间接地影响环境,造成酸雨、温室效应和雾霾等现象。鉴于此,开发环保、清洁、安全和可持续的能源技术是当今研究人员面临的最困难的挑战之一。能源危机和环境污染有很多解决方法,其中半导体
目的 探讨产教融合驱动下应用型口腔医学专业人才培养路径,为应用型口腔医学人才的培养提供可参考的模式。方法 分析产教融合驱动人才培养模式变革的必要性,从立德树人、打造校企协同育人平台、多方协同构建培养学生岗位胜任力课程资源体系、融合企业资源开展教学改革、校企协同开展创业教育、设立企业奖学金建立教学激励机制、校企共建人才培养质量保障体系7个方面进行口腔医学专业人才培养路径改革。结果 产教融合驱动下人才
新一代的生物可降解植入材料锌合金受到了研究者广泛的研究,然而,纯锌的力学性能在实际种植体中仍不能令人满意。通过在金属Zn中添加其它元素合金化制成锌合金,从而改善金属Zn的力学性能,并进一步调节其降解性能。锆可以有效的细化Zn的晶粒,提高合金的强度和降解性能,此外,镁也是锌合金中常用的一种元素,可以有效的提高锌合金的力学性能和生物相容性。因此,越来越多的研究者开始关注Zn-Zr及Zn-Zr-Mg合金
全球经济的迅速发展导致能源的不断消耗和环境的日益污染,这促使人类寻找清洁的可再生能源。而在可再生能源研究领域内,钙钛矿太阳能电池近年异军突起,得到了人们的广泛关注,主要原因是钙钛矿材料具有较高的光吸收系数、较高的载流子扩散长度以及迁移率、带隙可调控等优势;与此同时,将钙钛矿材料制备成太阳能电池的工艺简单、成本低。十多年来,钙钛矿太阳能电池的性能已经得到了大幅的提升,然而目前常见的多晶膜钙钛矿吸光层
有机无机杂化钙钛矿材料(ABX3,A=CH3NH3+(MA+)、CH(NH2)2+(FA+)、Cs+等,B=Pb2+、Sn2+等,X=Cl-、Br-、I-等)凭借着合适的能带带隙(约1.5 e V)、强的光吸收能力、高的载流子迁移率、长的载流子寿命、能同时传导电子和空穴等优点成为了一种比较理想光伏-材料。自2009年CH3NH3Pb X3被用作染料敏化太阳能电池的光敏剂后,经过十余年时间的发展,以