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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 尺寸、覆盖度与分散性对金属纳米粒子电位控制奥斯特瓦尔德熟化的影响

    摘要： 我们在此描述了附着于(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(APTES)修饰的玻璃/氧化铟锡(glass/ITO)电极上的1.6、4和15纳米直径金纳米颗粒(NPs)所发生的尺寸依赖性、电化学控制的奥斯特瓦尔德熟化过程。在含溴化物电解液中，将金纳米颗粒包覆电极保持在与溶解电位相比更负的恒定电位时，不同尺寸的金纳米颗?；岱⑸缁О滤固赝叨率旎?。电化学奥斯特瓦尔德熟化过程中纳米颗粒直径的相对增长(Dfinal/Dinitial)随纳米颗粒尺寸减小、施加电位升高、纳米颗粒尺寸分散度增大以及电极上纳米颗粒覆盖度增加而增强。通过监测受控电位下金纳米颗粒平均尺寸随时间的变化，可以测定奥斯特瓦尔德熟化速率。阳极溶出伏安法(ASV)和表面积与体积比(SA/V)的电化学测定为多种样品和条件提供了快速便捷的尺寸分析方法，部分样品的扫描电子显微镜(SEM)图像也显示出一致的尺寸结果。更好地理解电化学奥斯特瓦尔德熟化过程（特别是在电位控制条件下）十分重要，因为这是金属纳米颗粒合成过程中的主要现象，并会导致电化学应用中出现有害的尺寸不稳定性。

    关键词： 电化学控制、表面积与体积比、阳极溶出伏安法、尺寸依赖性、金属纳米粒子、奥斯特瓦尔德熟化

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 金属纳米粒子中d带产生的等离激元热载流子

    摘要： 我们提出了一种解决金属纳米粒子中d能带对等离子体激发热载流子产生率贡献这一著名难题的方法。通过包络函数技术，我们将广泛使用的球形势阱模型从纳米粒子波函数推广至平d能带。运用费米黄金法则，我们计算了等离子体衰变后（源于d能带态向sp能带态跃迁或sp能带态间跃迁）的热载流子产生率。将该模型应用于半径达20纳米的球形银纳米粒子，并研究了热载流子产生率对d能带能量的依赖性。研究发现：对于半径小于2.5纳米的纳米粒子，sp能带态间跃迁主导热载流子产生；而较大纳米粒子中d能带态向sp能带态跃迁贡献最大。

    关键词： 费米黄金法则、等离激元热载流子、球形势阱模型、银纳米粒子、d带、金属纳米粒子、包络函数法

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 考虑非局域效应的半导体量子点与金属纳米粒子混合体系中的电磁感应光栅

    摘要： 研究了一种混合体系的光学偏振特性，该体系包含一个间距极近的球形单量子点（建模为三能级V型系统）和一个金属纳米粒子。两者采用经典处理方式并通过偶极-偶极相互作用机制耦合。单量子点与金属纳米粒子间的相互作用展现出有趣的光学响应：在弱探测场条件下并考虑金属纳米粒子的非局域性修正时，混合体系的吸收谱呈现具有双吸收峰的电磁感应透明窗口，其中等离激元辅助的量子干涉对峰位和峰强起关键作用——引入非局域效应会显著改变这些特征。通过施加驻波耦合场诱导激子透明效应，可构建探测衍射光栅。本研究成果在全光通信等多个领域具有重要应用价值。

    关键词： 金属纳米粒子（MNP），混合系统，电磁感应光栅（EIG），非局域性，半导体量子点（SQD）

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 三种纳米粒子在太阳能电池结构模型上的模拟

    摘要： 本文系统地、数值化地研究了三类纳米粒子对太阳能电池效率的影响。采用时域有限差分法计算了该新型太阳能电池结构的吸收光谱。通过调节主体层上纳米粒子的比例来优化纳米粒子层，从而实现了高效率。

    关键词： 薄膜太阳能电池，FDTD，吸收，金属纳米粒子，反射

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 嵌入介电基质中的金属纳米颗粒用于等离激元太阳能电池的广角抗反射

    摘要： 太阳能电池中的光子密度通常通过定制的抗反射涂层（ARCs）进行优化。我们开发了一个分析模型来描述基于金属混合纳米粒子（NPs）的ARC，其中金属NPs嵌入在硅衬底上的标准ARC中。采用点偶极子方法计算NPs的漫反射率，同时使用传输矩阵法计算前表面的镜面反射率。我们发现，在SiN ARC中嵌入金属NPs可以增强其在非垂直入射角（AOI）下的抗反射性能。计算了不同AOI下NPs在衬底中辐射的电场分布模式，这些模式支持抗反射性能的提升。计算了ARCs的加权太阳光透射功率，结果表明：对于超过74°的AOI，嵌入在SiN（厚度=70 nm）中的Ag-NPs（半径=35 nm）比纯SiN表现更好；而对于超过78°的AOI，嵌入在SiN（厚度=70 nm）中的Al-NPs（半径=35 nm）表现更优。

    关键词： 太阳能电池、等离子体激元、金属纳米粒子、硅、传输矩阵法、减反射涂层

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 利用铝纳米粒子修饰的PC61BM层调控CH3NH3PbI3钙钛矿光伏器件的光电性能

    摘要： 在光伏领域，光捕获是提升光电转换效率（PCE）的关键因素之一。钙钛矿光伏器件可通过多种方法实现光子捕获。通过在界面处或钙钛矿活性层本身引入金属纳米颗粒来捕获光，也能增强光捕获效果。金属纳米颗粒对光的吸收或散射作用取决于其粒径大?。旱笨帕３叽缧∮?0纳米时，通过局域表面等离子体共振（LSPR）激发，纳米颗?；岜硐殖鲅遣ǔぬ煜咛匦?，使等离子体颗粒的近场效应与CH3NH3PbI3活性层相互作用；而大于20纳米的较大颗粒则作为光的亚波长散射中心，有助于捕获入射光。 为利用双重效应，在PC61BM/Al电极界面处的CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池中引入了粒径20-70纳米的多分散球形铝纳米颗粒（AlNPs）。结果表明，嵌入AlNPs的器件光学吸收显著增强。通过对光学吸收、光致发光特性、电荷陷阱密度、载流子浓度及光伏性能的详细研究证实，功率转换效率的提升源于短路电流（JSC）的提高。器件性能评估显示，JSC的改善不仅源于串联电阻降低，更得益于散射效应和等离子体效应共同增强了活性层的光子捕获能力。

    关键词： 陷阱态、有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池、紫外等离激元共振、等离激元纳米粒子电流密度、金属纳米粒子

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 采用激光烧蚀技术制备分散于杏仁油中的银纳米颗粒

    摘要： 脉冲激光烧蚀（PLA）制备纳米粒子是一种可直接从多种块体材料和化合物中生成纯纳米粒子（NPs）的工艺。银纳米粒子（Ag NPs）因其独特且有趣的物理化学性质，可能是最具吸引力的贵金属纳米结构之一。本研究通过将纯银板浸入杏仁油中进行激光烧蚀来制备Ag NPs。采用波长1064 nm的Nd:YAG激光器，在不同激光能量和烧蚀时间下对银板进行烧蚀。杏仁油能在合理时间内形成粒径稳定均匀的Ag NPs。通过高分辨透射电子显微镜（HRTEM）检测了纳米粒子的尺寸分布：当激光能量为200 mJ时，溶液在10、15和20分钟烧蚀时间下生成的Ag NPs粒径分别为4.82、3.11和1.82 nm；当激光能量为150、200和250 mJ且烧蚀时间为10分钟时，生成的Ag NPs粒径分别为5.39、4.82和1.92 nm。利用紫外-可见分光光度计对所制纳米粒子的吸收峰进行了表征。

    关键词： 激光烧蚀、杏仁油、金属纳米粒子

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于P3HT:PCBM的体异质结有机太阳能电池在银纳米颗粒存在下的非理想因子研究

    摘要： 太阳能电池是满足人类日益增长能源需求的一种潜在选择。有机太阳能电池（OSC）属于第三代太阳能电池技术的一类。为提高OSC效率的研究促使人们在OSC中引入金属纳米粒子（NPs）。金属NPs增加了入射光的吸收次数，从而提高了可获得的电池效率。要获得最佳NP规格，需要考虑不同的参数和因素。研究引入NPs后OSC的光吸收机制至关重要。因此，对这类OSC进行理论模拟非常重要。本文概述了不同的太阳能电池表征技术。对这些表征技术进行模拟，以研究活性层中掺入银NPs的基于P3HT:PCBM的OSC的行为。针对存在不同非理想因素的电池结构进行模拟。这些非理想因素包括迁移率限制、陷阱存在、复合损失、低产生率、串联和并联电阻的非理想值存在、掺杂效应等。模拟的表征技术可用于这些掺入NP的OSC的性能研究和参数提取。

    关键词： 吸收、金属纳米粒子、活性层、体异质结、电池表征、有机太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 噻吩并吡啶染料无金属敏化剂的设计、分子建模与合成及其作为光捕获材料通过等离子体纳米粒子实现效率提升的研究

    摘要： 考虑到噻吩单元是一种富电子杂环化合物，本研究旨在阐明其在太阳能电池应用中的潜在效率。通过在噻吩片段中引入COOEt、CONH2和CN等活性取代基，设计并合成了三种基于供体-受体（D-π-A）结构的新型噻吩并吡啶敏化剂（6a-c）?；诜肿庸斓滥芟叮‥g）研究了锚定基团的影响。认为所合成染料与金、银和钌等金属纳米颗粒之间的静电相互作用可提升其作为有机敏化剂的性能。采用新型重氮基吡啶噻吩染料及其金属纳米颗粒复合物作为敏化剂制备了染料敏化太阳能电池（DSSCs），并测试了效率提升效果。通过该改性，光伏性能得到显著改善。与已报道的有机和天然敏化剂相比（JSC (1.136 × 10?1 mA/cm2)、VOC (0.436 V)、FF (0.57) 和 η (2.82 × 10?2%)），复合物（6b/AgNPs）的优异结果归因于噻吩吡啶骨架上连接的酰胺、甲基、氨基和氰基与TiO2多孔膜表面之间的良好相互作用。通过分子建模研究预测了噻吩结构在太阳能电池应用中的潜力。

    关键词： 金属纳米粒子、等离子体、有机敏化剂、四氢苯并噻吩、染料敏化太阳能电池、噻吩并吡啶、HOMO-LUMO

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 量子发射体与纳米粒子表面等离激元耦合集体诱导的异常点

    摘要： 由非厄米简并性产生的异常点有望增强量子传感能力。因此，在不同量子系统中寻找异常点对开发此类未来传感器件至关重要。本文利用金属纳米粒子表面受限空间内增强的光-物质相互作用，从理论上证明了一个由量子发射体与亚波长尺度金属纳米粒子耦合构成的系统中存在异常点。通过解析量子电动力学方法，异常点表现为强耦合效应的结果，并可通过原本简并的本征能级发生剧烈分裂来进行观测。我们进一步表明，当多个量子发射体集体耦合到局域表面等离激元的偶极模式时也会出现异常点。这种量子集体效应不仅降低了对单个发射体的强耦合要求，还能更稳定地产生异常点。此外，我们指出异常点可在功率谱中明确显现。一个综合考虑功率谱频率分裂和系统耗散的广义信噪比显示：与单个量子发射体相比，耦合到纳米粒子的量子发射体集合在检测异常点方面具有更优性能。

    关键词： 强耦合效应、金属纳米粒子、功率谱、量子发射体、量子传感、信噪比、表面等离激元、异常点

    更新于2025-09-23 15:19:57