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基于第一性原理计算的掺镱氮二氧化钛缺陷分析
摘要： 研究了锐钛矿型TiO?网络中的不同缺陷，以提高该材料在光电化学应用中的利用率。通过第一性原理计算，研究了具有不同掺杂浓度及Yb、N掺杂剂氧化态的缺陷诱导TiO?模型。建立了缺氧体系模型，阐明了TiO?体相中氧空位与Yb、N掺杂剂的相互作用。Yb的4f态与O的2p态耦合，降低了带隙并将TiO?的吸收边移向可见光区。增加Yb掺杂浓度可减小带隙，其中2.08%的Yb掺杂浓度被认为是最佳掺杂量。通过比较单掺杂与共掺杂样品的能带结构发现，Yb-N共掺杂在降低带隙的同时在禁带中产生了孤立态。研究还考察了Yb和/或N掺杂TiO?模型的电荷补偿与非补偿体系。Yb-N共掺杂TiO?中的电荷补偿稳定了体系，在不产生孤立态的情况下降低了带隙并提供了更宽的吸收带。Ti????Yb?N?O????（x=2，y=1）模型在结构改动最小的情况下获得了适合光电化学应用的能带结构，这解释了实验中观察到的Yb-N共掺杂在TiO?中的协同效应。
关键词： 掺杂浓度，点缺陷，电荷补偿，镱
更新于2025-09-23 15:23:52
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不同氧化剂浓度下聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-甲苯磺酸盐的塞贝克效应研究
摘要： 聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-对甲苯磺酸盐(PEDOT-Tos)可通过以六水合三氯化铁对甲苯磺酸盐为氧化剂的原位聚合与掺杂过程合成。通过改变氧化剂浓度可调控其塞贝克系数和电导率。我们研究了氧化剂浓度变化对PEDOT-Tos颗粒尺寸及掺杂(氧化)水平的影响，这些因素对热电应用至关重要。实验证明增加氧化剂用量能扩大PEDOT-Tos的颗粒尺寸并提高其掺杂水平。通过氧化剂浓度调控掺杂水平，可为热电应用提供优化功率因数的新途径。虽然通常采用还原剂对PEDOT进行脱掺杂来改变其氧化水平，但本研究重点考察了PEDOT-Tos氧化剂浓度对其氧化水平、电导率和塞贝克系数的影响。随着PEDOT-Tos氧化剂用量的增加，塞贝克系数降低而电导率升高。
关键词： 共轭聚合物、掺杂浓度、塞贝克效应
更新于2025-09-23 15:22:29
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太赫兹截止频率与多功能Ti?Ba?Ca?Cu?O??/GaAs光子带隙材料
摘要： 通过传输矩阵法(TMM)，我们从理论上研究了太赫兹频段一维光子晶体(1DPCs)的透射特性和截止频率。该结构由高温超导体层和半导体层组成。计算结果表明了不同参数对截止频率的影响。我们采用双流体模型和德鲁德模型分别描述超导体与半导体的介电常数，并假设这两种材料的介电常数均受静水压影响。结果显示：随着工作温度、半导体厚度及半导体填充因子的增大，截止频率向低频区域移动；而当超导体厚度、静水压、掺杂浓度及超导体填充因子增加时，截止频率则向高频区域移动。这些结果表明截止频率可通过上述不同参数进行调控。该设计方案可应用于太赫兹波段的多种光学系统，如光学滤波器、反射镜及光电器件。
关键词： 截止频率、传输矩阵法、光子晶体、掺杂浓度、静水压力、双流体模型、德鲁德模型
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过控制掺杂浓度实现低酸性空穴传输材料有机光伏电池的适度效率提升
摘要： 目前，聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)是光伏电池中最常用的空穴传输材料(HTM)，但其高酸性、吸湿性和高成本促使人们开发优质替代品。本研究通过调节PSS掺杂浓度制备了一系列兼具约90%透光率和功函数值(5.09-5.16 eV范围内)的PSS掺杂聚苯胺(PANI)，评估其作为基于聚(3-己基噻吩):[6,6]-苯基-C60双加成体有机光伏(OPV)电池HTM的可行性。研究发现，由于电导率变化，这些OPV器件的光伏性能强烈依赖于HTM的掺杂浓度——在优化PSS浓度时，PANI:PSS具有更高电导率，从而提升器件空穴提取效率并增大短路电流密度(JSC)。最终，采用优化PSS浓度的PANI:PSS基OPV器件展现出与PEDOT:PSS基器件相当的功率转换效率(PCE:4.5±0.2%)。因此，这种低酸性(pH=2.2)的p型半导体PANI:PSS(质量比1:1)可作为高酸性(pH=1.7)PEDOT:PSS(质量比1:6，Clevious Al 4083)的良好替代品用于OPV器件HTM。
关键词： 空穴传输层，有机光伏电池，掺杂浓度，聚(4-苯乙烯磺酸)掺杂聚(3,4-乙烯二氧噻吩)，聚(4-苯乙烯磺酸)掺杂聚苯胺
更新于2025-09-23 15:19:57
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重掺磷外延硅薄膜的化学键合状态与掺杂剂再分布：毫秒激光退火与掺杂浓度的影响
摘要： 我们采用高分辨率X射线光电子能谱（HR-XPS）、二次离子质谱（SIMS）和俄歇电子能谱（AES）测量技术，研究了毫秒（ms）级激光退火与掺杂浓度对生长在Si(100)衬底上的P掺杂外延硅（Si:P）层化学键合状态及掺杂原子行为的影响。XPS结果表明：随着P浓度提升及后续激光退火处理，Si:P薄膜中P 2p峰强度显著增强。SIMS与AES测量显示：激光退火使P原子在Si:P薄膜近表面区域轻微富集，而整个薄膜的宏观P浓度保持稳定，且未出现P原子向Si(100)衬底显著扩散的现象。此外，我们对原位生长及激光退火后的Si:P薄膜进行了非原位HF清洗，以精确测定近表面区域的化学状态变化与掺杂分布情况。原位生长Si:P薄膜经HF清洗后，因天然氧化层去除导致P 2p峰强度升高；与之相反，激光退火Si:P薄膜在HF清洗后P 2p峰强度降低，表明天然氧化层去除引发了近表面区域的掺杂原子流失。
关键词： 毫秒激光退火、掺杂剂再分布、化学键合状态、磷掺杂外延硅薄膜、掺杂浓度
更新于2025-09-19 17:13:59
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n-c-AlGaAs/p-c-GaAs太阳能电池的建模与优化
摘要： 我们工作的主要目标是建立一个模型，用于预测异质结构化合物制备的太阳能电池效率提升；我们通过模拟重点优化了具有背场（BSF）的n-c-AlGaAs/p-c-GaAs太阳能电池——这是一种p/p+（低-高）结。该结能形成势垒阻止少数载流子（基区电子）的快速复合，同时本文讨论了所有对短路电流密度、开路电压、填充因子及转换效率有重大影响的主要参数。通常电转换效率取决于受主与施主掺杂浓度、电池发射极与基区厚度、前后接触面的表面复合速度以及载流子寿命（电子和空穴）。我们还考虑了界面能带不连续性的影响。在AM1.5光照条件下，计算结果表明当参数最优时（Nd=5×101? cm?3, Na=5×101? cm?3, JSC=25.77 mA/cm2, VOC=0.985 V, Sf=10? cm/s, Sb=10? cm/s）效率可达23.80%。该模拟器件适用于聚光应用，在100倍AM1.5光照下效率达29.28%。最终基于这些研究，建议将n-c-AlGaAs/p-c-GaAs结构作为有前景的太阳能电池应用，并计划将现有模型扩展至多层太阳能电池。
关键词： 太阳能电池、效率、厚度、太阳聚光强度、掺杂浓度、复合速度
更新于2025-09-12 10:27:22
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掺铒光纤激光器随离子团簇、温度、泵浦波长及结构变化的理論研究
摘要： 掺铒光纤激光器（EDFL）的激射性能受多种因素影响，如掺杂浓度、铒离子团簇、泵浦波长、泵浦方式和温度等。本文研究了EDFL性能随铒离子团簇、泵浦波长、泵浦方式和温度的变化情况。研究发现：由于离子团簇效应导致的1530 nm附近功率衰减，在980 nm泵浦时比1480 nm泵浦时影响更??；且980 nm泵浦比1480 nm泵浦能获得更宽的调谐范围。模拟结果还表明前向泵浦方式更适合实现宽调谐范围。据我们所知，泵浦波长和泵浦方式对EDFL性能的影响尚未见研究报道。我们还研究了温度对EDFL性能的影响，发现在至少30°C至80°C范围内对激射性能影响甚微。
关键词： 掺杂浓度、泵浦波长、温度、泵浦结构、铒离子团簇、掺铒光纤激光器（EDFL）
更新于2025-09-11 14:15:04