1 国家能源集团 绿色能源与建筑研究中心，北京 102211
2 北京低碳清洁能源研究院，北京 102211
为在新型纳米结构太阳能电池中应用ZnO纳米柱阵列材料，则要求能够对纳米柱的几何形貌与光电物理性质进行裁剪与操控。本文使用电沉积方法制备了ZnO纳米柱阵列，通过在电解液中使用Al（NO3）3 和NH4NO3，实现了对纳米柱晶体质量、直径、阵列密度、柱间距、Al掺杂浓度、光学带隙、近带边发射、斯托克斯位移等物理性质的调控。其可在28~102 nm范围内操控ZnO纳米柱的直径。NH4NO3的使用可将纳米柱的阵列密度降低至2.7×109 /cm2及将纳米柱间距增大至164 nm。电解液中NH4NO3的使用可将ZnO纳米柱中的Al/Zn重量比提升至2.92%，结果表明NH4NO3可以有效地促进ZnO纳米柱的Al掺杂。通过Al（NO3）3与NH4NO3可以对ZnO纳米柱的光学带隙在3.36~3.55 eV范围内进行裁剪，并对ZnO纳米柱的近带边发射性质进行操控。Al（NO3）3的引入使ZnO纳米柱的斯托克斯位移增大至200 meV。NH4NO3能够有效地将样品的斯托克斯位移降低至26 meV。通过使用Al（NO3）3 和NH4NO3实现了对ZnO纳米柱阵列几何形貌与光电物理性质的有效裁剪，获得了高质量的纳米柱阵列材料。
氧化锌 硝酸铵 硝酸铝 电沉积 光学带隙 斯托克斯位移 ZnO ammonium nitrate aluminum nitrate electrodeposition optical band gap energy stokes shift
1 国家能源集团绿色能源与建筑研究中心, 北京 102211
2 北京低碳清洁能源研究院, 北京 102211
为在新型太阳能电池等先进光电器件中成功应用ZnO纳米柱阵列,需要以高沉积速率生长ZnO纳米柱,并能够对纳米柱的形貌与光电物理性质进行操控。使用电沉积方法制备ZnO纳米柱阵列,在主电解液中加入了六次甲基四胺,对所制备的ZnO纳米柱阵列的形貌与光电物理性质进行了测试分析。六次甲基四胺能够大幅提升ZnO纳米柱的生长速率,相比未使用六次甲基四胺的电解液配方,ZnO纳米柱的生长速率提高了356%。同时,纳米柱的直径与阵列密度得到有效降低,纳米柱间距增大至58 nm。六次甲基四胺的引入使ZnO纳米柱的光学带隙约红移了0.12 eV。在六次甲基四胺的作用下,ZnO纳米柱的斯托克斯位移减小0.15 eV,非辐射复合受到抑制。通过使用六次甲基四胺,实现了ZnO纳米柱的快速电沉积生长,同时实现了对纳米柱的光学带隙、近带边发射、斯托克斯位移、非辐射复合等光电物理性质的操控。
材料 纳米材料 氧化锌 六次甲基四胺 电沉积 快速生长 非辐射复合 光学学报
2020, 40(16): 1616001
1 国家能源集团 绿色能源与建筑研究中心, 北京 102211
2 北京低碳清洁能源研究院, 北京 102211
为在新型太阳能电池等光电器件中应用ZnO纳米结构, 需要对ZnO纳米结构阵列的几何形貌及光电物理性质进行裁剪与操控。采用电化学沉积路线制备ZnO纳米柱阵列, In(NO3)3 与NH4NO3两种盐类被溶入在传统Zn(NO3)2主电解液中。对ZnO纳米柱阵列进行扫描电子显微镜、透射反射光谱、光致发光光谱测试, 分析其形貌与光电物理性质。随着引入的In(NO3)3浓度的增加, ZnO纳米柱阵列的平均直径随之由57 nm减小至30 nm。同时ZnO纳米柱的阵列密度也可降低, 进而增大纳米柱间距至41 nm。由于新的盐类的引入, ZnO纳米柱的光学带隙由3.46 eV蓝移至3.55 eV。随着电解液中In(NO3)3的增加, ZnO纳米柱的斯托克斯位移由198 meV减小至154 meV, ZnO纳米柱中的非辐射复合可以得到一定程度的抑制。通过在主电解液中引入In(NO3)3 与NH4NO3两种盐类, 可对ZnO纳米柱的直径、密度、间距、透射反射率、光学带隙、近带边发射与非辐射复合进行操控与裁剪。
氧化锌 硝酸铟 电沉积 带隙蓝移 非辐射复合 ZnO indium nitrate electrodeposition band gap blue shift nonradiative recombination
1 江苏理工学院机械工程学院, 江苏 常州 213001
2 中国航发常州兰翔机械有限责任公司, 江苏 常州 213022
3 常州工业职业技术学院机械工程技术学院, 江苏 常州 213164
为了研究激光冲击处理对GH3039高温合金疲劳寿命的影响,采用Procudo200型激光喷丸系统对GH3039高温合金薄板试样表面进行冲击处理;然后采用光学显微镜观察激光冲击前后试样表层的微观组织,采用X-350A型残余应力测定仪测试激光冲击前后试样表层的残余应力,采用MTS Landmark 370.10 电液伺服试验系统进行疲劳试验,并利用∑IGMA500 型扫描电子显微镜观测疲劳试样的断口形貌。结果表明:激光冲击处理后合金表层晶粒明显细化,试样表面激光诱导的平均残余压应力达到了-255.07 MPa左右,试样的表面粗糙度由0.0346 μm增大到0.048 μm,激光冲击试样的疲劳寿命是原始试样的2.41倍;残余压应力和晶粒细化是激光冲击GH3039高温合金试样疲劳寿命延长的关键因素。
激光技术 激光冲击处理 GH3039高温合金 微观组织 残余应力 疲劳寿命 激光与光电子学进展
2019, 56(22): 221401
1 江苏理工学院材料工程学院, 江苏 常州 213001
2 常州轻工职业技术学院机械工程与技术学院, 江苏 常州 213164
通过疲劳裂纹扩展实验，研究了激光冲击处理对TC4修复件疲劳裂纹扩展速率的影响，对比分析了激光冲击处理前后TC4修复件的表层残余应力、表面粗糙度和断口形貌的变化。结果表明，TC4修复件的激光修复区由β晶粒和沿晶界分布的α相组成，热影响区由等轴α晶粒和β转变组织组成。激光冲击处理TC4修复件物相的衍射峰半峰全宽较大，其表层的残余应力为压应力，表面的粗糙度增大。通过修正的七点递增多项式拟合法，获得了不同修复件的裂纹扩展速率方程。激光冲击TC4修复件的疲劳裂纹扩展速率小于未激光冲击的。
激光技术 激光熔覆修复 激光冲击处理 TC4钛合金 残余应力 裂纹扩展速率 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 071405
为了使新型薄膜太阳能电池结构中的ZnO纳米柱阵列能高效捕获光子与收集载流子, 研究了提高ZnO纳米柱阵列的电导率和操控其光学性质的方法。使用电沉积方法在溶解有Zn(NO3)2、NH4NO3、Al(NO3)3的水溶液中制备了Al掺杂的ZnO纳米柱阵列。实验显示, 通过控制电解液中NH4NO3的浓度可操控所制备的ZnO纳米柱阵列的直径、密度和间距。电解液中NH4NO3浓度的增加会导致所制备的ZnO纳米柱中Al/Zn的质量比显著增大,通过控制NH4NO3在溶液中的添加即可在3.72~3.76 eV内调控所制备的ZnO纳米柱的光学带隙宽度, 并能够对其透射、反射、吸收等光学性质进行操控。另外, 在电解液中添加NH4NO3, 可在377~449 meV内调控所制备的ZnO纳米柱的斯托克斯位移, 从而操控ZnO纳米柱内部的非辐射复合。因此, 在电解液中使用NH4NO3增强所制备的ZnO纳米柱中Al的含量, 不仅可使ZnO纳米柱在保持高迁移率的条件下具有高的电导率, 还可实现对光学性质的操控。
薄膜太阳能电池 氧化锌纳米柱 铝掺杂 电沉积 光学性质操控 thin film solar cell zinc oxide nanorod Al doping electrodeposition optical property control
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
为寻求准确评估薄膜型金属网栅电磁屏蔽效能的方法,探索了薄膜型金属网栅在某频段可达到的电磁屏蔽效能.首先,分析了金属网栅膜光电特性常用的计算公式,指出电特性公式中材料无限导电的假定条件与客观事实不符,故其无法准确预估薄膜型金属网栅的电磁屏蔽效能.然后,根据屏蔽效能受感应电压和电阻比控制的理论,借鉴连续导电膜用方块电阻计算屏蔽效能的方法,提出了预估薄膜型金属网栅屏蔽效能的方法并给出了具体步骤.最后,采用激光直写工艺流程制备了薄膜型金属网栅,验证了理论计算结果与实验检测结果的一致性.检测结果显示:薄膜型金属网栅试片在30～1 500 MHz的屏蔽效能最高为30 dB;用检测方块电阻并代入连续膜经验公式计算得到的屏蔽效能为31.2 dB,用金属网栅膜常用公式计算得到的屏蔽效能为75 dB.数据显示用金属网栅膜常用电特性公式无法准确评估薄膜型金属网栅的电磁屏蔽效能,而本文所提方法便捷、准确、可行.
透明导电膜 金属网栅 电磁屏蔽 方块电阻 transparent conductive coating metallic mesh electromagnetic shielding square resistance
使用电沉积方法在溶解有Zn(NO3)2、NH4NO3、Al(NO3)3的水溶液中制备出Al掺杂的ZnO纳米柱阵列。电解液中添加的NH4NO3抑制了添加Al(NO3)3导致的层状纳米结构的生长, 可得到高质量的ZnO纳米柱阵列。通过控制电解液中Al(NO3)3的浓度可操控所制备的ZnO纳米柱阵列的直径、密度、间距和Al/Zn的重量比。Al掺杂引起ZnO纳米柱内部载流子浓度增加, 在布尔斯坦-莫斯效应作用下, 纳米柱的光学带隙蓝移至3.64 ~ 3.65 eV。ZnO纳米柱内部的非辐射复合导致其近带边发射产生215 ~ 225 meV的斯托克斯位移。
氧化锌 铝掺杂 电沉积 带隙蓝移 斯托克斯位移 ZnO Al doping electrodeposition band gap blue shift Stokes shift
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
随着我国**研制水平的不断提高, 高速度、高机动能力的**装备越来越多, 为了使型号**中的目标跟踪器对于目标大尺度变化、速度快等情况有很好的鲁棒性, 本文设计了一款基于DSP+FPGA的实时目标跟踪系统。针对均值漂移算法不适用于快速运动目标等限制情况使用多级金字塔进行了改进, 采用背景加权的核直方图建立目标模板从而减小跟踪框中背景对于跟踪的影响, 并将整个算法进行了优化以在嵌入式系统上实时实现。实验结果表明, 本文设计的实时目标跟踪系统对于目标的快速运动、尺度变化以及一定程度的模糊均有很好的跟踪结果。每帧的平均处理时间为13.5 ms, 满足实际工程的实时性和稳定性要求。
目标跟踪 DSP DSP FPGA FPGA mean shift MeanShift target tracking
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
2 中国科学院研究生院, 北京100049
3 空军航空大学, 吉林 长春130000
4 吉林大学电子科学与工程学院, 吉林 长春130000
超光谱图像因其纹理丰富复杂、 波段多、 光谱分辨率高等特点, 在**、 海洋、 农业等多方面都应用广泛, 但也因其数据量大在数据传输时受到很多限制, 研究一种高效超光谱图像压缩方法有着重要的意义。 目前光谱图像的压缩方法主要分为基于变换、 基于预测和基于矢量量化三大方面, 其中基于预测的方法具有易于实现、 压缩比高等优势应用广泛。 文章首先对超光谱图像特性进行了详细分析, 对谱间预测算法进行了改进, 并结合超光谱图像谱间相关性高、 各谱谱间相关性不完全相同的特点, 提出自适应划分子空间多种谱间预测方法相结合的新方法, 通过实验证明了该方法的有效性。
超光谱 图像压缩 谱间预测 误差补偿 子空间划分 Hyperspectral image Compression Multi-inter-spectral prediction Error compensation Subspace partition 光谱学与光谱分析
2011, 31(8): 2287
