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oe1(光电查) - 科学论文

11 条数据
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  • 通过分子偶极子和金属氧化物解耦半导体-液体结中p-Si(111)光电压的表面复合与势垒高度效应

    摘要： 本研究揭示了由半导体、金属氧化物和金属构成的模型光电化学体系中的载流子动力学机制。为分离载流子动力学与催化效应，采用常见催化金属（铂）与外球氧化还原对协同作用。通过电负性芳基基团（对硝基苯基和间二硝基苯基）对硅（111）基底进行表面功能化修饰。X射线光电子能谱分析表明，使用对硝基苯基/甲基混合单层的基底具有高表面质量（低SiOx含量）和低表面复合速率。该基底还展现出预期的正表面偶极矩——p型基底上的整流J-V特性及表面光电压谱测得的正光电压可资佐证。其结构相近的间二硝基苯基则因高SiOx覆盖率和表面复合速率（S>3000 cm/s）表现出较差的电子表面质量。当p型硅功能化表面与水溶液中高浓度（50 mM）甲基紫精（MV2+）接触时，光电化学J-V测试显示开路电压值与实测势垒高度相关；而低浓度（1.5 mM）MV2+实验则呈现显著的表面复合贡献。 进一步研究了原子层沉积金属氧化物（TiO2、Al2O3）和铂沉积对电子及（光）电化学性能的影响。对于间二硝基苯基基底，150℃下沉积非晶态TiO2和Al2O3均降低了表面复合速率。值得注意的是，TiO2沉积导致所有基底的开路电压负向偏移（可能源于ALD-TiO2缺陷能带效应），但后续铂沉积不仅恢复了TiO2沉积造成的效率损失，更使各基底获得最正向的开路电压值。总体而言，本研究证实：（1）当载流子收集动力学过程较快时，p-Si(111)-R器件的性能限制因素是载流子热发射越过势垒而非表面复合；（2）尽管TiO2|Pt提升了所有基底的光电化学性能，但底层（正向）表面偶极矩的有益效应依然存在；（3）铂沉积除提升催化速率外，还能产生有益的电荷分离效应。

    关键词： 太阳能燃料、界面偶极子、原子层沉积（ALD）、表面功能化、带边调制、光电化学

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 氟化锂中间层增强钙钛矿发光二极管性能的机制

    摘要： 在电子传输层与阴极之间使用氟化锂（LiF）作为薄中间层，对钙钛矿发光二极管（PeLEDs）取得显著进展起到了关键作用；然而，LiF产生这种效应的机制仍有待充分阐明。本研究通过实验与计算相结合的方法发现，LiF中间层的优势源于解离的锂向阴极迁移以及解离的氟向阳极迁移。电子器件模拟表明：前者通过降低肖特基势垒高度改善电子注入，后者则缩减势垒宽度。这些作用共同降低了启动电压，提升了LED的电流密度与电荷平衡性。我们制备了含/不含LiF中间层的PeLED器件，并将这些材料现象与电子效应关联至器件的光-电流-电压特性。通过对PeLED进行溅射剖面分析获得的X射线光电子能谱，证实了LiF的解离现象。

    关键词： 发光二极管、界面偶极子、金属卤化物钙钛矿、光电子能谱、能带排列

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • RbF修饰的FTO电极实现能级匹配，助力高效无电子传输层钙钛矿太阳能电池

    摘要： 通过简化且经济的器件结构开发高效无电子传输层钙钛矿太阳能电池（ETL-free PSCs）可显著推动其商业化进程。然而，由于钙钛矿与透明导电电极FTO（氟掺杂氧化锡）界面存在能级失配，ETL-free PSCs的性能受到电荷提取迟缓和严重载流子复合的制约。本研究采用简单、低成本且无毒的氟化铷（RbF）中间层修饰FTO表面，有效解决了该问题。通过插入RbF层在FTO表面形成界面偶极层，调节了FTO的功函数，消除了电子传输势垒并优化了FTO/钙钛矿界面的能级排列，从而增强电荷转移并抑制载流子复合。因此，具有RbF层的刚性ETL-free PSCs实现了高达18.79%的效率，高于裸FTO上无ETL器件的16.03%。凭借低温加工特性，在RbF修饰塑料基底上制备的柔性ETL-free PSCs获得了15.7%的优异光电转换效率。本研究为修饰FTO电极以制备无ETL PSCs提供了一种简单、高效且环保的方法，有助于推动简化型高性能钙钛矿光伏器件先进界面材料的设计。

    关键词： 无ETL钙钛矿太阳能电池、界面偶极子、能级匹配、水相加工

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过埃级厚度的界面偶极层对等离子体金属与半导体之间扩散电势的任意调控

    摘要： 局域表面等离子体共振（LSPRs）因其独特的远场和近场光学特性及应用而备受关注。此外，作为化学势的等离子体纳米颗粒费米能级，是控制等离子体纳米颗粒与半导体界面处热电子/空穴转移的关键特性之一。本文通过调控界面偶极层尝试控制等离子体体系的扩散电势，制备了以金纳米颗粒（Au-NPs）为中间层、钛酸锶（SrTiO3）为电子传输材料、氧化镍（NiO）为空穴传输材料的固态光电转换器件。在Au-NPs/SrTiO3/NiO三相界面原子层尺度沉积铝酸镧界面偶极层，并通过光电测量研究其效应。关键发现是：通过调控界面偶极层的平均厚度与方向，可任意控制等离子体金属与半导体间的扩散电势。仅插入一个厚度不足0.5纳米的单原子层（uc）界面偶极层，就能显著调控等离子体纳米颗粒与周围介质间形成的扩散电势。这种方法无需施加外场（如偏压或光照）或改变基础材料即可调控等离子体电势，尤其对等离子体器件极具价值——该界面偶极层不仅能降低、还能提升数百毫伏量级的开路电压。

    关键词： 界面偶极子、费米能级、钛酸锶、氧化镍、空穴转移、热电子、铝酸镧、金纳米粒子、光电转换、局域表面等离子体共振

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 工作函数可调的石墨烯-聚合物复合电极用于有机发光二极管

    摘要： 石墨烯被视为柔性光电器件中最具前景的透明电极材料之一。大量研究致力于调控石墨烯的功函数，这对提升器件性能作出了重要贡献。本研究提出采用超薄高介电聚合物（包括介电常数分别为4.7和8.4的聚偏二氯乙烯PVDC与聚偏二氟乙烯PVDF）修饰单层石墨烯薄膜。紫外光电子能谱证实高介电聚合物诱导形成了界面偶极子，使石墨烯功函数从本征的4.6 eV分别调控至PVDF修饰的4.72 eV和PVDC修饰的4.94 eV。据此制备的有机发光二极管中，基于PVDC修饰石墨烯复合电极的器件获得了80.0 cd/A的最高电流效率，较本征电极器件提升1.27倍。该工作为调控石墨烯电极功函数提供了界面偶极调控这一替代表面化学掺杂的方法，利用高介电常数聚合物修饰石墨烯成功实现了高效OLED的制备。

    关键词： 石墨烯、功函数、高介电聚合物、界面偶极子、有机发光二极管（OLEDs）

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 薄膜厚度对P-I-N型CH?NH?PbI???Cl?钙钛矿太阳能电池电子能带结构与光学性质的影响

    摘要： 卤化铅钙钛矿卓越的光电特性引发了全球范围内将其开发为光伏材料的显著研究热潮。薄膜的形貌与晶体结构对器件特性和性能具有深远影响，然而底层空穴传输层（HTL）或电子传输层（ETL）以及薄膜厚度对薄膜形貌和电子特性的影响仍不明确。本研究通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和紫外-可见（UV-vis）吸收光谱，分析了不同厚度钙钛矿薄膜的特性，包括其形貌、晶体结构、光学性质及电子能带结构，并将钙钛矿太阳能电池（PSC）器件的相应性能与不同厚度的钙钛矿薄膜相关联。此外，紫外光电子能谱（UPS）结果表明，在优化厚度（310纳米）下，钙钛矿与衬底界面形成的界面偶极（?）达到最高值0.23电子伏特。因此，与其他厚度相比，这一强偶极效应能更高效地扫出载流子。

    关键词： 薄膜厚度，钙钛矿，太阳能电池，界面偶极子

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 将抗生素引入有机发光二极管的效果

    摘要： 提高有机发光二极管（OLED）性能的研究促使人们探索具有界面偶极、激子生成和带隙匹配等特性的新材料。本研究通过考察抗生素氨苄青霉素与常用光电材料的相互作用，运用这些策略制备出先进OLED器件。氨苄青霉素分子上的电荷分布有助于形成强度显著的界面偶极。两种材料的最佳融合实现了更优的带隙匹配、电荷平衡及J/H聚集体激子。器件展现出120 cdA?1的电流效率、约35%的外量子效率和70 lmW?1的功率效率。与青霉素器件的性能交叉评估表明，氨苄青霉素特定分子结构对性能提升具有关键作用。详细研究表明，氨苄青霉素具有优异的光电特性，在OLED和光伏领域具有广泛应用潜力。

    关键词： 有机发光二极管、界面偶极子、带隙排列、激子生成、氨苄青霉素

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 利用聚电解质组装的界面偶极层调控水氧化光阳极的电荷分离效率

    摘要： 通过逐层（LbL）组装技术在氧化水制氢光阳极表面沉积聚电解质多层膜，可调控其电荷分离效率。阳离子型聚二烯丙基二甲基氯化铵与阴离子型聚苯乙烯磺酸盐的聚电解质多层膜沉积，会在Fe?O?和TiO?光阳极表面诱导形成界面偶极层。通过分别控制双层膜层数和末端聚电解质类型来调节偶极层的强度与方向，进而实现对电荷分离效率的精准调控。研究发现，以阴离子型聚苯乙烯磺酸盐为终端的多层膜比阳离子型对应物具有更高的电荷分离效率。此外，在界面偶极层上方沉积水氧化分子催化剂能进一步提升光电化学水氧化效率。这种利用聚电解质多层膜提升电荷分离效率的方法不受pH值和光电极类型限制。鉴于LbL组装技术的普适性，本研究将为高效光电极的设计与制备提供重要启示。

    关键词： 界面偶极子、聚电解质多层膜、电荷分离、光电极

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 绿色聚赖氨酸对映体作为高性能有机光伏器件的电子提取层

    摘要： 在本研究中，我们首次揭示了绿色材料——聚赖氨酸（包括聚-L-赖氨酸及其与聚-D-赖氨酸的混合物）可作为有机光伏器件（OPVs）中的电子提取层（EELs）。通过Zeta电位分析验证了聚赖氨酸对映体的独特构型，并利用紫外光电子能谱（UPS）证实了其对氧化铟锡（ITO）功函数（WF）的调控能力。这两种具有不同氨基排列方式的聚赖氨酸基团在ITO基底上形成了不同的表面偶极矩，从而改变了ITO的表面能和功函数。聚-L-赖氨酸优化了ITO的功函数，使无电子传输层的OPV器件实现了高效载流子传输，在ITO/中间层/体异质结/MoO3/Ag器件结构中获得了10.01%的高光电转换效率（PCE）。作为首次针对聚赖氨酸对映体在OPVs中的应用研究，我们证实了其通过界面偶极形成增强极性的功函数调控功能，并发现这种具有长期稳定性的高效界面材料在持续热光处理400小时后仍能保持约80%的初始效率。

    关键词： 界面偶极子、有机光伏、电子提取层、聚赖氨酸、功函数调控

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • MoO<sub>x</sub>热退火导致有机太阳能电池性能退化的机理

    摘要： 在这项工作中，我们以P3HT:PC61BM体异质结（BHJ）器件为参考体系（该体系在BHJ的空穴提取侧使用了MoO3，其性能依赖于BHJ/MoO3界面处强偶极子的形成），并对此进行了广泛研究。我们观察到，在器件制备过程中进行退火处理的时间不同，器件性能会因MoOx向BHJ扩散而导致界面分别形成锐利或相对弥散的状态，从而出现性能提升或下降的现象。热退火后该界面偶极子强度的测量值与界面宽度及器件性能高度相关：锐利界面会产生更强的偶极子并提升器件性能。这一现象预计适用于聚合物BHJ上蒸镀涂层（无论涉及何种聚合物）的普遍情况。

    关键词： 有机太阳能电池，界面偶极子，三氧化钼，热退火，能级排列

    更新于2025-09-12 10:27:22