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光生载流子FN隧穿的范德华垂直异质结光电探测特性
被引量：
2
1
作者
刘苹
徐威
+3 位作者
熊峰
江金豹
黄先燕
朱志宏
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023年第6期312-321,共10页
过渡金属硫族化合物及其范德华异质结在光电探测方面具有重要的应用前景。近年来,基于光电导效应、光诱导栅控效应、光伏效应、光-热电效应等机理的器件被提出并广泛研究。其中,基于光诱导栅控效应的过渡金属硫族化合物平面型光电器件...
过渡金属硫族化合物及其范德华异质结在光电探测方面具有重要的应用前景。近年来,基于光电导效应、光诱导栅控效应、光伏效应、光-热电效应等机理的器件被提出并广泛研究。其中,基于光诱导栅控效应的过渡金属硫族化合物平面型光电器件因其与晶体管相近的器件结构、工艺兼容性以及较高的光电探测响应率而备受关注,然而往往存在响应速度慢、不施加栅压时暗电流大等缺点,制约了器件性能的进一步提升。因此,针对过渡金属硫族化合物光诱导栅控型光电器件,如何提高其响应速度、降低暗电流成为亟需解决的重要问题。该研究通过实验构建石墨烯/MoS_(2)/h-BN/石墨烯垂直异质结构,在传统石墨烯/MoS_(2)异质结中插入宽禁带h-BN势垒层以抑制器件暗电流,同时利用光照条件下光生载流子的FN隧穿效应提升器件的光电响应速度。该研究成功实现了皮安量级的暗电流以及相对较快的光电探测响应速度(响应时间约为0.3 s),相比于传统石墨烯/MoS_(2)异质结器件(响应时间约为20 s)有近两个数量级的提升,同时验证了基于FN隧穿效应的范德华垂直异质结构对于增强光电探测性能的积极作用。
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关键词
光电探测器
范德华垂直异质结
FN隧穿
MoS_(2)
H-BN
石墨烯
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职称材料
二维界面修饰对全无机CsPbBr_(3)薄膜光电性能的调控
2
作者
周青伟
吴凡
+3 位作者
罗芳
黄先燕
郭楚才
朱志宏
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023年第6期294-303,共10页
全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池中的电荷传输层与钙钛矿层界面的载流子复合是制约其光电转换效率进一步提升的关键因素。文中采用带隙和带边可调控的二维过渡金属硫族化合物(MoS_(2)、MoSe_(2)、WS_(2)和WSe_(2))材料作为电子传输层和...
全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池中的电荷传输层与钙钛矿层界面的载流子复合是制约其光电转换效率进一步提升的关键因素。文中采用带隙和带边可调控的二维过渡金属硫族化合物(MoS_(2)、MoSe_(2)、WS_(2)和WSe_(2))材料作为电子传输层和钙钛矿层之间的界面修饰材料和载流子传输材料,利用晶格匹配的范德华外延生长高质量的钙钛矿薄膜,同时通过界面能级补偿和势垒消减,降低钙钛矿层与电子传输层之间的界面电荷损失,促进全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池器件中载流子的提取与传输,使器件光电转换效率由初始的7.94%提高到10.02%,同时开路电压从1.474 V提升至1.567 V。该研究为制备高质量的钙钛矿薄膜同时实现界面能级匹配的高性能光电器件提供了一条新途径。
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关键词
太阳能电池
光电性能
二维界面修饰
钙钛矿
过渡金属硫族化合物
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职称材料
基于界面反射本征态的外尔超材料偏振特性研究
3
作者
王涵钰
徐威
+1 位作者
朱志宏
杨镖
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023年第6期304-311,共8页
近年来,因为体现出诸多异常拓扑现象,外尔超材料一直备受关注。此前的研究表明外尔超材料的反射场具有偏振转换特性。然而,关于反射本征态的讨论却不够深入,原因在于入射电磁场与反射电磁场处于不同的态空间,给分析计算带来了诸多不便...
近年来,因为体现出诸多异常拓扑现象,外尔超材料一直备受关注。此前的研究表明外尔超材料的反射场具有偏振转换特性。然而,关于反射本征态的讨论却不够深入,原因在于入射电磁场与反射电磁场处于不同的态空间,给分析计算带来了诸多不便。文中从电场为极矢量、磁场为轴矢量的基本特性出发,通过引入镜像算符将入射态空间与反射态空间联系起来,最后对全反射界面的本征态进行了明确的定义。依据上述定义,笔者对外尔超材料的反射本征态进行了计算,结果显示:在入射电磁场为线性偏振的前提下,外尔超材料的反射本征态均为线性偏振态。反射本征态为线性偏振态,这一性质是由系统能量守恒与洛伦兹互易性共同保证的。经过进一步探讨发现,当动量空间的路径绕外尔点一圈时,本征态的电磁场方向旋转角度为90°。这也意味着如果电磁场要回到初始状态,动量空间的路径需绕外尔点4圈。这一现象的拓扑结构可以类比为四阶莫比乌斯环。此外,依据反射本征态为互相垂直的线性偏振态这一特性,笔者定义了旋转角度θ用以描述本征态朝向的变化规律。值得一提的是,这种计算方法不仅仅适用于外尔超材料,满足条件的全反射界面的反射本征态均可以依照上述定义与方法进行分析求解。
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关键词
超材料
外尔点
本征态
线偏振
莫比乌斯环
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职称材料
题名
光生载流子FN隧穿的范德华垂直异质结光电探测特性
被引量：
2
1
作者
刘苹
徐威
熊峰
江金豹
黄先燕
朱志宏
机构
国防科技大学前沿交叉学科学院&新型纳米光电信息材料与器件湖南省重点实验室
国防科技大学
南湖之光
实验室
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023年第6期312-321,共10页
基金
国家自然科学基金(62204262)。
文摘
过渡金属硫族化合物及其范德华异质结在光电探测方面具有重要的应用前景。近年来,基于光电导效应、光诱导栅控效应、光伏效应、光-热电效应等机理的器件被提出并广泛研究。其中,基于光诱导栅控效应的过渡金属硫族化合物平面型光电器件因其与晶体管相近的器件结构、工艺兼容性以及较高的光电探测响应率而备受关注,然而往往存在响应速度慢、不施加栅压时暗电流大等缺点,制约了器件性能的进一步提升。因此,针对过渡金属硫族化合物光诱导栅控型光电器件,如何提高其响应速度、降低暗电流成为亟需解决的重要问题。该研究通过实验构建石墨烯/MoS_(2)/h-BN/石墨烯垂直异质结构,在传统石墨烯/MoS_(2)异质结中插入宽禁带h-BN势垒层以抑制器件暗电流,同时利用光照条件下光生载流子的FN隧穿效应提升器件的光电响应速度。该研究成功实现了皮安量级的暗电流以及相对较快的光电探测响应速度(响应时间约为0.3 s),相比于传统石墨烯/MoS_(2)异质结器件(响应时间约为20 s)有近两个数量级的提升,同时验证了基于FN隧穿效应的范德华垂直异质结构对于增强光电探测性能的积极作用。
关键词
光电探测器
范德华垂直异质结
FN隧穿
MoS_(2)
H-BN
石墨烯
Keywords
photodetector
van der Waals vertical heterostructure
FN tunneling
MoS_(2)
h-BN
graphene
分类号
O472.8 [理学—半导体物理]
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职称材料
题名
二维界面修饰对全无机CsPbBr_(3)薄膜光电性能的调控
2
作者
周青伟
吴凡
罗芳
黄先燕
郭楚才
朱志宏
机构
国防科技大学前沿交叉学科学院&新型纳米光电信息材料与器件湖南省重点实验室
国防科技大学
南湖之光
实验室
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023年第6期294-303,共10页
基金
国家自然科学基金(52101257)。
文摘
全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池中的电荷传输层与钙钛矿层界面的载流子复合是制约其光电转换效率进一步提升的关键因素。文中采用带隙和带边可调控的二维过渡金属硫族化合物(MoS_(2)、MoSe_(2)、WS_(2)和WSe_(2))材料作为电子传输层和钙钛矿层之间的界面修饰材料和载流子传输材料,利用晶格匹配的范德华外延生长高质量的钙钛矿薄膜,同时通过界面能级补偿和势垒消减,降低钙钛矿层与电子传输层之间的界面电荷损失,促进全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池器件中载流子的提取与传输,使器件光电转换效率由初始的7.94%提高到10.02%,同时开路电压从1.474 V提升至1.567 V。该研究为制备高质量的钙钛矿薄膜同时实现界面能级匹配的高性能光电器件提供了一条新途径。
关键词
太阳能电池
光电性能
二维界面修饰
钙钛矿
过渡金属硫族化合物
Keywords
solar cells
photoelectric property
two-dimensional interface modification
perovskite
transition metal chalcogenides
分类号
TM914.4 [电气工程—电力电子与电力传动]
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职称材料
题名
基于界面反射本征态的外尔超材料偏振特性研究
3
作者
王涵钰
徐威
朱志宏
杨镖
机构
国防科技大学前沿交叉学科学院&新型纳米光电信息材料与器件湖南省重点实验室
国防科技大学
南湖之光
实验室
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023年第6期304-311,共8页
基金
国家自然科学基金(62105240,62075159)
国家重点研发计划(2019YFB2203002)。
文摘
近年来,因为体现出诸多异常拓扑现象,外尔超材料一直备受关注。此前的研究表明外尔超材料的反射场具有偏振转换特性。然而,关于反射本征态的讨论却不够深入,原因在于入射电磁场与反射电磁场处于不同的态空间,给分析计算带来了诸多不便。文中从电场为极矢量、磁场为轴矢量的基本特性出发,通过引入镜像算符将入射态空间与反射态空间联系起来,最后对全反射界面的本征态进行了明确的定义。依据上述定义,笔者对外尔超材料的反射本征态进行了计算,结果显示:在入射电磁场为线性偏振的前提下,外尔超材料的反射本征态均为线性偏振态。反射本征态为线性偏振态,这一性质是由系统能量守恒与洛伦兹互易性共同保证的。经过进一步探讨发现,当动量空间的路径绕外尔点一圈时,本征态的电磁场方向旋转角度为90°。这也意味着如果电磁场要回到初始状态,动量空间的路径需绕外尔点4圈。这一现象的拓扑结构可以类比为四阶莫比乌斯环。此外,依据反射本征态为互相垂直的线性偏振态这一特性,笔者定义了旋转角度θ用以描述本征态朝向的变化规律。值得一提的是,这种计算方法不仅仅适用于外尔超材料,满足条件的全反射界面的反射本征态均可以依照上述定义与方法进行分析求解。
关键词
超材料
外尔点
本征态
线偏振
莫比乌斯环
Keywords
metamaterial
Weyl points
eigenstate
linear polarization
Möbius strip
分类号
O436 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
光生载流子FN隧穿的范德华垂直异质结光电探测特性
刘苹
徐威
熊峰
江金豹
黄先燕
朱志宏
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
二维界面修饰对全无机CsPbBr_(3)薄膜光电性能的调控
周青伟
吴凡
罗芳
黄先燕
郭楚才
朱志宏
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于界面反射本征态的外尔超材料偏振特性研究
王涵钰
徐威
朱志宏
杨镖
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023
0
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