纳米孔缺陷导致单层黑磷电荷局域极大抑制非辐射电子-空穴复合的时域模拟 被引量：1

1

作者 卢浩然 魏雅清 龙闰 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第5期43-51,共9页

通常认为缺陷加速黑磷的非辐射电子-空穴复合,阻碍器件性能的持续提高。实验打破了这一认识。采用含时密度泛函理论结合非绝热分子动力学,我们发现P―P伸缩振动驱动非辐射电子-空穴复合,使纳米孔修饰的单层黑磷的激发态寿命比完美体系... 通常认为缺陷加速黑磷的非辐射电子-空穴复合,阻碍器件性能的持续提高。实验打破了这一认识。采用含时密度泛函理论结合非绝热分子动力学,我们发现P―P伸缩振动驱动非辐射电子-空穴复合,使纳米孔修饰的单层黑磷的激发态寿命比完美体系延长了约5.5倍。这主要归因于三个因素。一,纳米孔结构不但没有在禁带中引入深能级缺陷,而且由于价带顶下移使带隙增加了0.22eV。二,除了带隙增加,纳米孔减小了电子和空穴波函数重叠,并抑制了原子核热运动,从而使非绝热耦合降低至完美体系的约1/2。三,退相干时间比完美体系延长了1.5倍。前两个因素战胜了第三个因素,使纳米孔结构激发态寿命延长至2.74 ns,而其在完美体系中约为480 ps。我们的研究表明可以制造合理数量和形貌的缺陷,如纳米孔,降低黑磷非辐射电子-空穴复合,提高光电器件效率。这一研究对于理解和调控黑磷和其它二维材料的激发态性质有重要意义。 展开更多

关键词 单层黑磷 纳米孔缺陷 非辐射电子-空穴复合 含时密度泛函理论 非绝热分子动力学

在线阅读 下载PDF 职称材料

双轴应变对g-ZnO/WS_(2)异质结电子结构及光学性质影响的第一性原理计算

2

作者 潘多桥 庞国旺 +5 位作者 刘晨曦 史蕾倩 张丽丽 雷博程 赵旭才 黄以能 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2022年第7期1202-1211,1226,共11页

单层g-ZnO由于吸收光谱宽而受到研究者关注,但载流子复合是单层g-ZnO作为光催化剂无法避免的问题,如何降低电子空穴对复合率,提高单层g-ZnO对可见光利用率成为值得研究的问题,搭建异质结并对其进行双轴应变是一种可行的办法。本文采用... 单层g-ZnO由于吸收光谱宽而受到研究者关注,但载流子复合是单层g-ZnO作为光催化剂无法避免的问题,如何降低电子空穴对复合率,提高单层g-ZnO对可见光利用率成为值得研究的问题,搭建异质结并对其进行双轴应变是一种可行的办法。本文采用第一性原理方法,研究双轴应变对g-ZnO/WS_(2)异质结电子结构及光学性质的调控规律。结果表明:g-ZnO/WS_(2)异质结禁带宽度为1.646 eV,由于异质结体系内部产生内置电场,降低了其光生载流子的复合率,同时异质结光吸收带边拓展至可见光区域。对异质结实施应变后,除压缩应变(-2.5%)体系外,其余应变体系吸收带边均出现红移现象,并且红移程度和对电荷的束缚能力均随着应变的增加而增强。相比于未实施应变的体系,应变体系对光生电子载流子的阻碍作用更强,其光催化能力得到更大提高。以上结果说明搭建g-ZnO/WS_(2)异质结并对其进行双轴应变对异质结的电子结构及光学性质具有显著的调控作用,使其在窄禁带及红外、可见光半导体器件和光催化材料等领域具有应用价值。 展开更多

关键词 单层g-ZnO 单层WS_(2) 异质结 光学性质 电子空穴对复合 光催化 第一性原理

在线阅读 下载PDF 职称材料

铁酸铋基异质结光催化剂降解有机污染物的研究进展

3

作者 杨雪 黄瑞 +2 位作者 饶泽平 王振华 蔡苇 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期70-76,共7页

铁酸铋(BiFeO_(3))作为一种典型的窄带隙铁电半导体,其自身的退极化场可以抑制光生电子空穴对的复合,已被广泛应用于光催化领域。通过构建异质结,借助界面电场对电子-空穴对进行有效分离是一种提升光催化剂降解性能的重要策略。综述了Bi... 铁酸铋(BiFeO_(3))作为一种典型的窄带隙铁电半导体,其自身的退极化场可以抑制光生电子空穴对的复合,已被广泛应用于光催化领域。通过构建异质结,借助界面电场对电子-空穴对进行有效分离是一种提升光催化剂降解性能的重要策略。综述了BiFeO_(3)基Ⅱ型异质结、Z型异质结、肖特基结和S型异质结光催化剂的构建原理,重点介绍了在BiFeO_(3)基异质结光催化剂在降解有机污染物方面的应用及其光催化反应机制,最后对BiFeO_(3)基异质结光催化剂研究的不足和未来的发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 铁酸铋 异质结 光催化 电子-空穴复合率 铁电材料

在线阅读 下载PDF 职称材料

激光干扰探测器饱和面积非线性效应研究 被引量：4

4

作者 郎晓萍 张亚男 +1 位作者 李晓英 牛春晖 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期93-98,共6页

为了解决激光干扰电荷耦合光电探测器时饱和面积与激光功率关系曲线不符合传统“水桶”模型预测规律的问题,利用激光干扰电荷耦合光电探测器饱和面积随激光功率增加的非线性模型,提出非线性主要产生于两方面:由光注入产生的光生载流子... 为了解决激光干扰电荷耦合光电探测器时饱和面积与激光功率关系曲线不符合传统“水桶”模型预测规律的问题,利用激光干扰电荷耦合光电探测器饱和面积随激光功率增加的非线性模型,提出非线性主要产生于两方面:由光注入产生的光生载流子由于电子空穴对的复合导致载流子浓度呈非线性增长;电荷耦合光电探测器的沟道结构导致一些高于势阱存储容量的电子未被势阱吸收而被泄露,从而造成干扰的非线性。取得了连续激光辐照电荷耦合器件干扰实验数据,并利用非线性模型对实验数据进行了拟合。结果表明,473nm,532nm,632.8nm和1064nm激光干扰电荷耦合器件实验数据与拟合数据平均相对误差分别为7%,5%,5%和7%,说明了所提出的非线性模型在描述激光辐照电荷耦合器件干扰规律时是有效的。该研究有助于为激光干扰电荷耦合器件实验提供理论指导和预测。 展开更多

关键词 激光物理 干扰饱和 非线性模型 沟道 电子空穴复合

在线阅读 下载PDF 职称材料

以生物炭为内核的BC@BiOBr催化剂的制备及可见光光催化性能 被引量：4

5

作者 周奥 曹新强 +3 位作者 顾彦 焦磊 黄应平 方艳芬 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期235-242,共8页

以热裂解处理香蒲的茎部获得比表面积为341.27 m2·g^(-1)的生物炭作为载体,在水热条件下制备了生物炭负载的溴氧化铋(BC@Bi OBr)光催化剂,并采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、Zeta电位分析仪、紫外-可见漫反射(... 以热裂解处理香蒲的茎部获得比表面积为341.27 m2·g^(-1)的生物炭作为载体,在水热条件下制备了生物炭负载的溴氧化铋(BC@Bi OBr)光催化剂,并采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、Zeta电位分析仪、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)和荧光光谱(PL)等技术对该负载型催化剂的物理结构和性质进行了表征,结果发现BC@Bi OBr和Bi OBr两种催化剂表面均为Bi OBr片,其中BC@Bi OBr催化剂是由约1μm片状Bi OBr组装而成,XRD测得上述两种催化剂均为Bi OBr晶相,而对无定形的BC并未检测到.通过测定反应物前驱体和生物炭的表面电荷,推测带正电荷的氢氧化铋絮凝沉淀因静电引力与表面带负电荷的生物炭吸附,进而形成以生物炭为核心表面包裹Bi OBr片状的BC@Bi OBr簇状催化剂.通过紫外可见漫反射光谱、固体荧光光谱和循环伏安曲线等测试,发现构成的簇状结构既能提高BC@Bi OBr对可见光的响应程度又能使其光生空穴和电子的复合几率变小.以罗丹明B(Rh B)作为底物探针,测试催化剂在可见光照射90 min时的降解速率,发现与单纯Bi OBr (71.4%)相比,BC@Bi OBr具有更高的可见光催化活性(93.1%),通过对氧自由基等测定实验发现这可能与BC@Bi OBr体系产生了更多的氧自由基有关. 展开更多

关键词 生物炭 溴氧化铋 可见光催化 电子空穴复合

在线阅读 下载PDF 职称材料

InAs/AlSb/GaSb量子阱中的双色光吸收 被引量：1

6

作者 张仲义 秦素英 魏相飞 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期930-935,共6页

为了降低噪声对InAs/GaSb量子阱作为双色电探测器性能的影响,设计性能优良的光电探测器,在InAs/GaSb量子阱中加入AlSb夹层,以减少电子和空穴在界面处的复合,从而抑制由于电子和空穴复合引起的噪声。首先应用转移矩阵方法求解薛定谔方程... 为了降低噪声对InAs/GaSb量子阱作为双色电探测器性能的影响,设计性能优良的光电探测器,在InAs/GaSb量子阱中加入AlSb夹层,以减少电子和空穴在界面处的复合,从而抑制由于电子和空穴复合引起的噪声。首先应用转移矩阵方法求解薛定谔方程得到量子阱中电子和空穴的能级和波函数,研究AlSb夹层对电子和空穴波函数的影响。应用平衡方程方法求解外加光场条件下的玻尔兹曼方程,研究所有电子和空穴跃迁通道对光吸收系数的贡献,重点研究了AlSb夹层厚度对光吸收系数的影响。结果表明:基于In As/GaSb的量子阱体系可以实现双色光吸收,加入AlSb夹层可以有效抑制电子和空穴在界面处的隧穿,从而降低复合噪声,同时AlSb夹层的加入也对吸收峰有影响。AlSb夹层的厚度达到2 nm即可有效降低电子和空穴复合噪声,双色光吸收峰在中远红外波段,为该量子阱作为性能良好的中远红外光电探测器提供理论支撑。 展开更多

关键词 双色光吸收 InAs/AlSb/GaSb量子阱 平衡方程方法 电子空穴复合噪声

在线阅读 下载PDF 职称材料

耦合ZnO/Mg_xZn_(1-x)O量子点中的激子态和带间光跃迁

7

作者 危书义 卫国红 +1 位作者 孙永灿 赵建华 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期340-344,共5页

在有效质量近似和变分原理的基础上,考虑量子点的三维约束效应和内建电场,研究了ZnO/MgxZn1-xO耦合量子点中激子结合能、带间光跃迁能以及电子-空穴复合率随量子点结构参数(量子点高度和势垒层厚度)的变化。结果表明:激子结合能、带间... 在有效质量近似和变分原理的基础上,考虑量子点的三维约束效应和内建电场,研究了ZnO/MgxZn1-xO耦合量子点中激子结合能、带间光跃迁能以及电子-空穴复合率随量子点结构参数(量子点高度和势垒层厚度)的变化。结果表明:激子结合能、带间光跃迁能和电子-空穴复合率随量子点高度或势垒层厚度的增加而降低。 展开更多

关键词 量子点 激子结合能 带间光跃迁能 电子-空穴复合率

在线阅读 下载PDF 职称材料

掺杂的有机薄膜的电致发光

8

作者 孟立建 《液晶与显示》 CAS CSCD 1989年第5期30-37,共8页

制备了具有多层有机薄膜的电致发光(EL)器件。其基本结构由一个空穴输运层和一个发光层构成。空穴输运层为非晶二胺膜。在该层中,唯一可迁移的载流子是空穴。发光层由基质材料8-羟基喹啉铝(Al_q)构成,该层主要输运电子。在低于10V的电... 制备了具有多层有机薄膜的电致发光(EL)器件。其基本结构由一个空穴输运层和一个发光层构成。空穴输运层为非晶二胺膜。在该层中,唯一可迁移的载流子是空穴。发光层由基质材料8-羟基喹啉铝(Al_q)构成,该层主要输运电子。在低于10V的电压驱动下可获得较强的光输出。与未掺杂的器件相比,在Al_q层中掺入具有强荧光的分子可以使器件的EI效率提高近2倍。具有代表性的掺杂物是香豆素(Coumarin)和DCM。掺杂器件的EL量子效率约为2.5％光子/电子。选择不同的掺杂物以及改变掺杂物的浓度可以容易地把EL器件的颜色从蓝绿调节到橙红区。在掺杂体系中,电子空穴复合和辐射区能被限制在距空穴输运界面50附近。在未掺杂的Al_q器件中,激子的扩散使其EL辐射区变得很大。多层掺杂的EL器件提供了一种直接测量激子扩散长度的方法。 展开更多

关键词 电致发光 有机薄膜 发光层 电子空穴复合 激子 电压驱动 量子效率 扩散长度 掺杂物 强荧光

在线阅读 下载PDF 职称材料

ANbO_(3)(A=K、Na、Ag)材料光催化性能研究进展 被引量：3

9

作者 刘小雪 蔡苇 +3 位作者 黄瑞 王振华 高荣礼 符春林 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1-6,共6页

ANbO_(3)(A=K,Na,Ag)材料因具备相对较小的带隙、铁电性、压电性,是重要的光催化材料,在光催化领域已得到较为广泛的应用。综述了铌酸盐材料光催化性能研究进展,着重介绍了KNbO_(3)、NaNbO_(3)、AgNbO_(3)光催化性能改进的策略和机理,... ANbO_(3)(A=K,Na,Ag)材料因具备相对较小的带隙、铁电性、压电性,是重要的光催化材料,在光催化领域已得到较为广泛的应用。综述了铌酸盐材料光催化性能研究进展,着重介绍了KNbO_(3)、NaNbO_(3)、AgNbO_(3)光催化性能改进的策略和机理,并提出了铌酸盐光催化材料未来发展的机遇和发展方向。 展开更多

关键词 铌酸盐 光催化性能 电子-空穴对复合率 极化工程 内电场

在线阅读 下载PDF 职称材料

铁电异质结光催化剂的研究进展

10

作者 黄瑞 蔡苇 +3 位作者 刘小雪 王振华 高荣礼 符春林 《有色金属科学与工程》 CAS 北大核心 2022年第5期49-59,共11页

半导体光催化材料在环境修复和可再生能源生产方面具有巨大的潜力,但光生电子—空穴的高复合率是制约半导体光催化材料性能提升的瓶颈问题。通过构筑铁电异质结,借助铁电材料的退极化场和异质结的内建电场增强光生电子—空穴的分离是提... 半导体光催化材料在环境修复和可再生能源生产方面具有巨大的潜力,但光生电子—空穴的高复合率是制约半导体光催化材料性能提升的瓶颈问题。通过构筑铁电异质结,借助铁电材料的退极化场和异质结的内建电场增强光生电子—空穴的分离是提升光催化性能的重要途径。综述了近年来铁电异质结光催化剂的研究进展,重点介绍了铁电Ⅱ型异质结、铁电Z型异质结、铁电—金属肖特基结的光生电子和空穴的转移机制,提出了铁电异质结光催化剂未来研究面临的机遇和发展方向。 展开更多

关键词 光催化 电子—空穴复合率 极化工程 异质结 铁电材料

在线阅读 下载PDF 职称材料

SiW_(12)、CsPbI_(3)协同提高TiO_(2)纳米管光电转换效率的研究

11

作者 张博 蔺明宇 +1 位作者 孙淑艳 罗新泽 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2022年第6期1034-1041,共8页

为克服TiO_(2)纳米管在光电转换时电子-空穴复合率高和吸收光谱范围窄的缺陷,利用多酸H_(4)SiW_(12)O_(40)(SiW_(12))和CsPbI_(3)量子点对其协同修饰,采用电沉积法将SiW_(12)沉积在TiO_(2)纳米管上,制备了SiW_(12)/TiO_(2)纳米管复合薄... 为克服TiO_(2)纳米管在光电转换时电子-空穴复合率高和吸收光谱范围窄的缺陷,利用多酸H_(4)SiW_(12)O_(40)(SiW_(12))和CsPbI_(3)量子点对其协同修饰,采用电沉积法将SiW_(12)沉积在TiO_(2)纳米管上,制备了SiW_(12)/TiO_(2)纳米管复合薄膜;使用高温热注射法合成出CsPbI_(3)量子点,再通过化学浴沉积法沉积CsPbI_(3)量子点到复合薄膜上,得到SiW_(12)/CsPbI_(3)/TiO_(2)纳米管复合薄膜,探究SiW_(12)沉积时间、CsPbI_(3)沉积次数对TiO_(2)纳米管光电性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪、红外分光光度计(FT-IR)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对薄膜进行表征,使用电化学工作站测试薄膜的光电化学性能。结果表明:TiO_(2)纳米管沉积多酸SiW_(12)和CsPbI_(3)量子点后,光吸收范围扩大、电荷转移电阻降低,光电转换效率得到显著提升,最高达到0.52%。说明SiW_(12)和CsPbI_(3)的协同作用很好地抑制了TiO_(2)纳米管电子-空穴的复合,并拓宽了吸收光谱范围,提高了TiO_(2)纳米管的光电转换效率。 展开更多

关键词 二氧化钛纳米管 电子-空穴复合 吸收光谱 多酸 CsPbI_(3)量子点 复合薄膜 光电转换效率

在线阅读 下载PDF 职称材料