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光电器件中的负光电导效应及应用

光电器件中的负光电导效应及应用

摘要：随着信息化时代的高速发展，对微电子器件中光电材料的选择、新功能的开发提出了更高的要求。传统光电器件大多利用半导体材料在光照下电导率增加的正光电导性效应进行功能化设计。近年来，研究发现还存在另一种反常的光电导效应——负光电导（Negative photoconductivity，NPC），即在光照条件下电导率降低，由于其在光电探测、逻辑器件、神经形态器件、低功耗非易失性存储器方面的潜在应用而备受关注。NPC的产生机制一般包括载流子的俘获效应、表面分子的吸附‐解吸、表面等离子体极化激元和局域表面等离子体共振、光辐射热效应等。本文详细讨论了不同光电器件中NPC产生的物理机制，分析了材料选择、器件结构设计、能带结构变化对不同异质结器件中NPC效应的影响，概括了光电器件中负光电导效应的实际应用，这为光电器件的性能优化和新型光电器件设计提供了重要参考，为未来异质结光电信息器件实现尺寸更小、光导增益更高、速率更快、功耗更低奠定了科学基础。
光电 2025年02月18日
响应型柔性材料系统的向光性驱动

响应型柔性材料系统的向光性驱动

摘要：光响应材料在光刺激下能改变自身的物理或化学性质，因其对电磁波多自由度的高敏感、多维度响应能力，在与传感、驱动相关的多种应用领域中备受关注. 近年来，基于光响应软材料的光驱动系统逐渐完成了从简单的感知、受激作动到持续自主反馈控制的进化，这意味着柔性材料在受到刺激发生形态变化的基础上，逐步具备接受和转化能量的能力，进而实现自主驱动. 一系列基于柔性光响应材料的软体作动系统对与方向实时改变的光源、热源、声源等能量源，表现出方向识别与准确跟踪的能力. 这种“向光性”“趋光性”实现的难点在于让光响应柔性材料识别刺激源的方向并向其作动、在对准方向时停止作动，在受外部扰动、方向失准时自主向光调整，从而在一定程度上体现类似动、植物的自主性.因此，对近年来光响应材料在传感、驱动及自适应调节领域的研究进展进行综述，总结了柔性材料作动从响应型到自控型的发展历程，从传感、驱动、反馈三个组成循环的关键过程剖析其能量转化、传递过程中的物理、化学机制，并展望自控制光响应材料系统在仿生驱动器和软体机器人等研究领域的发展方向与潜力.
光电 2025年05月19日
大尺寸金刚石晶圆复制技术研究进展

大尺寸金刚石晶圆复制技术研究进展

摘要：半导体技术的发展离不开大尺寸晶圆的高效制备。在半导体领域，晶圆复制可以通过同质外延生长后进行切割或者基于异质衬底进行异质外延来实现，从而批量生产。金刚石作为新型超宽禁带半导体材料，在电真空器件、高频高功率固态电子器件方面具有良好的应用前景。而由于金刚石材料具有极高硬度，晶圆复制也面临诸多问题。传统的激光切割方法虽然可以实现对超硬特性金刚石进行加工，但其较高的加工损耗已经无法满足大尺寸晶圆的制备需求，呕需开发损耗小、效率高的金刚石晶圆复制技术。文章介绍了目前常见的半导体晶圆复制技术，总结了金刚石复制技术的研究进展及现阶段发展水平，并对未来大尺寸金刚石晶圆复制技术的发展方向进行了分析与展望。
光电 2025年02月12日
聚多巴胺(PDA)制备的电极材料在超级电容器中的应用进展

聚多巴胺(PDA)制备的电极材料在超级电容器中的应用进展

摘要: 现今,能源短缺的严峻形势将会逐渐影响人们的生产生活,所以开发新的储能元件成为科学家的研究重点。其中,超级电容器作为一种优异的储能器件,备受关注,但受限于其能量密度和功率密度不高而不能满足大规模的实际应用需求。因此,开发新的电极材料,成为解决此问题的方法之一。聚多巴胺(PDA)作为一种新材料,具有很多优点,如,高碳化率、高粘附性、多种官能团(邻苯二酚、胺和亚胺,大π电子结构)等。将PDA 作为电极材料,是最近才出现的热门课题,PDA 利用自身的高含碳量可以作碳电极;此外,自身含有胺基官能团可进行杂原子掺杂;最重要的是可以作为粘结剂,不仅能牢牢吸附外加材料,而且能够修饰复合材料内部结构,参与赝电容反应,增加复合材料比电容。在本文中我们将根据PDA 与不同物质复合在一起的分类方式,分别介绍PDA 在超级电容器中参与一元、二元、三元复合电极材料的应用。
光电 2025年05月10日
半导体纳米晶体的冷等离子体合成: 原理、进展和展望

半导体纳米晶体的冷等离子体合成: 原理、进展和展望

摘要：冷等离子体已发展成为纳米材料合成领域的重要技术途径. 无需化学溶剂和配体, 冷等离子体为高品质半导体纳米晶体的生长提供了独特的非热力学平衡环境: 等离子体中的高能电子与纳米颗粒碰撞使得纳米颗粒带电, 可降低或消除纳米颗粒之间的团聚; 高能表面化学反应能够选择性地将纳米颗粒加热到远超环境气体温度的温度; 气相中生长物和固相纳米颗粒表面结合物之间化学势的巨大差异, 有利于实现纳米晶体的超高浓度掺杂. 本文综述了冷等离子体合成半导体纳米晶体的研究现状, 详细讨论了冷等离子体中纳米颗粒形核、生长和晶化的基本原理, 总结了冷等离子体在单元素、化合物和复杂核壳结构纳米晶体方面的研究进展, 特别强调了冷等离子体在纳米颗粒尺寸、形貌、结晶状态、表面化学和组分等性能调变上的技术优势, 概述了超掺杂纳米晶体呈现的新颖物性, 展望了冷等离子体技术在纳米晶体合成领域的应用前景.
光电 2025年01月16日
柔性可穿戴碲化铋基热电器件的研究进展

柔性可穿戴碲化铋基热电器件的研究进展

摘要：随着全球能源的消耗加剧，热电器件的开发应用成为解决能源消耗问题的有效途径之一，其中，碲化铋(Bi2Te3) 基柔性热电器件因在可穿戴领域逐步实现应用，得到了学界和业界的广泛关注。然而，受其材料成本较高、刚性结构等多方面因素的限制，Bi2Te3 基柔性热电器件难以在保持高效热电性能的同时，实现柔性可穿戴化应用。本文系统地阐述了当前Bi2Te3 基柔性热电器件在材料复合与柔性结构设计上的研究进展，特别是在柔性结构设计上，涵盖了块状、膜类及纱线型3 种结构。最后，总结分析了Bi2Te3 柔性热电器件未来可能面临的挑战与发展趋势，以期促进热电器件在可穿戴领域实现广泛应用。
光电 2024年10月30日
纳米继电器

纳米继电器

摘要:当前微机保护将传统物理继电器抽象为继电保护算法逻辑，以软件实现继电器功能，其顺序执行、串行处理的程序调用方式难以适应新型电力系统故障态下电力电子设备继电保护微秒级动态响应特性要求。为此，提出基于芯片内纳米级电路构建的快速继电保护基础元件——纳米继电器，发明了专用纳米继电器IP(intellectualproperty)核硬件电路，代替现有微机保护串行算法，通过并行处理提高继电保护的处理能力和动作速度。设计特殊指令加速和多路指令集并发的架构，突破软件中断响应处理限制，以IP 核的方式实现算法的固化封装，实现算法和逻辑的分离。给出纳米继电器的结构、功能分类以及处理模式与应用场景，分析纳米继电器的关键技术，并与传统继电器进行比较，阐述将其集成于保护装置的工程应用，最后展望纳米继电器未来的研究方向。
光电 2024年03月05日
光学超晶格:从体块到薄膜

光学超晶格:从体块到薄膜

摘要:光学超晶格是一种基于准相位匹配技术的非线性光学材料。通过铁电畴工程研制出不同微结构的光学超晶格,可以实现高效灵活的非线性频率转换,并对光场进行多维调控。光学超晶格的基质材料,经历了从体块到薄膜的发展,伴随着两种材料体系超晶格制备技术的突破,催生了激光变频技术、非线性光场调控和多功能集成光量子芯片等重要应用。
光电 2024年10月16日
纳米银导电墨水的制备及其在高精度柔性电路打印中的应用

纳米银导电墨水的制备及其在高精度柔性电路打印中的应用

摘要：分别以银纳米颗粒和银纳米线为导电组分，以BYK-333为表面助剂、乙二醇为溶剂制备出2类喷墨打印型导电墨水，采用MICROPLTTERI型微纳米沉积系统在柔性透明基底上打印了导电线路，研究了打印工艺、热烧结固化、封装等对2种打印电路的导电性、耐候性和抗弯折等性能的影响。结果表明，打印机喷头口径和墨水与基底接触角是决定导电电路线宽精度的关键因素，热烧结处理可以提高银纳米颗粒柔性电路的导电性，在160℃烧结30min时，电阻率下降到16.4μQ·cm，在空气中放置90d后保持导电性能不变，1000次弯折后电阻率上升12.4%；随着打印次数增加，银纳米线打印电路的导电性不断增加，打印9次得到的打印直线单位电阻为88.92/cm，而随着烧结温度和时间的增加电路导电性下降，PDMS封装可以极大地提高打印电路的稳定性，在空气中放置90d或弯折1000次后导电性能保持不变，表明基于银纳米材料导电墨水及微纳米沉积系统可以实现高性能和高精度柔性电路的稳定打印。
光电 2024年01月22日
薄膜铌酸锂光电器件与超大规模光子集成

薄膜铌酸锂光电器件与超大规模光子集成

摘要：近年来，薄膜铌酸锂光子集成技术发展极为迅速，其背后有着深刻的物理、材料、技术原因。单晶薄膜铌酸锂为解决光子集成芯片领域长期存在的低传输损耗、高密度集成以及低调制功耗需求提供了至今为止综合性能最优的解决方案。面向未来的新一代高速光电器件与超大规模光子集成芯片应用，本文回顾了薄膜铌酸锂光子技术的起源及其近期的快速发展，讨论了若干薄膜铌酸锂光子结构的加工技术，并展示了一系列当前性能最优的薄膜铌酸锂光子集成器件与系统，包括超低损耗可调光波导延时线、超高速光调制器、高效率量子光源，以及高功率片上放大器与片上激光器。这些器件以其体积小、质量轻、功耗低、性能好的综合优势，将对整个光电子产业产生难以估量的影响。
光电 2024年09月29日