1 湖北汽车工业学院 理学院, 十堰 442002
2 华中科技大学 物理学院, 武汉 430074
3 华中科技大学 武汉光电国家研究中心, 纳米表征与纳米器件中心, 武汉 430074
近年来, 一种新型二维过渡金属碳化物及氮化物(MXene)凭借大的比表面积、良好的亲水性、金属导电性等物理化学性质而广受关注。通过LiF和HCl刻蚀Ti3AlC2的Al层, 改变机械剥离强度和方式, 以及离心速率和时间, 可控制备出平均横向尺寸为625 和2562 nm的单层Ti3C2Tx型MXene。借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对二维Ti3C2Tx进行形貌、结构和成分的表征。使用电化学工作站表征Ti3C2Tx的电化学性能。结果表明: 小片层Ti3C2Tx(625 nm)的质量比电容高达561.9 F/g, 远高于文献报道的石墨烯、碳纳米管和二氧化锰等电极材料; Ti3C2Tx电极在循环测试10 4次后, 其比电容仍保持初始96%的容量。
二维材料 Ti3C2Tx 可控制备 化学刻蚀 超级电容器 2D materials Ti3C2Tx controllable preparation chemical etching supercapacitor
近年来, MXene由于其高导电率与表面亲水性, 良好离子传输性能和优异的机械性能, 在储能领域中得到了广泛的关注并取得了一定的研究进展, 其中 对Ti3C2Tx MXene材料的研究是最早也是最普遍的。本文研究分别通过在纤维素纸、普通A4纸、较光滑滤纸、粗糙滤纸上喷涂相同质量的MXene溶液和在同一种 纸张衬底上喷涂不同厚度的薄膜, 接着利用激光雕刻机雕刻相同形貌的插指图案, 并组装成微型超级电容器。通过电化学性能测试, 从而揭示不同厚度及不同 纸基衬底对MXene基微型超级电容器电化学性能的影响。单个器件面电容达到78 mF/cm2, 在功率密度为115.5 mW/cm2时, 能量密度高达14.1 mWh/cm2。将四个 器件进行串联, 可以驱动一个时钟。
超级电容器 厚度 衬底 能量密度 MXene MXene microsupercapacitor thickness substrate energy density
1 湖北汽车工业学院 理学系， 湖北 十堰442002
2 孝感学院 物理与电子信息学院， 湖北 孝感432100
3 天津师范大学 物理与电子信息学院， 天津300074
叙述了磷离子注入方法诱导具有不同发射波长的InGaAsP双量子阱结构的混合，并通过光致发光谱和断面透射电子显微术对量子阱混合的程度进行了研究。在特定条件下快速热退火处理后，光致发光谱显示，在离子注入剂量低于7×1011/cm2情况下，两个阱的谱峰能保持较好的分离，注入剂量从1011 /cm2增大到1012/cm2的过程中，两个阱的带隙蓝移值都似乎存在一个极大值，并且在同样的条件下，上阱(发射波长为1.52 μm)的带隙蓝移值较下阱(发射波长为1.59 μm)大些。当离子注入剂量达到1012/cm2时，上阱的谱峰近乎消失，双阱光致发光谱出现了一个谱峰。用断面透射电子显微术对原生长样品与带隙蓝移具有极大值的退火样品进行微结构比较，结果显示，对比原生长样品，退火样品的晶格原子基本得到修复，但阱与垒间的界面显得模糊，这说明离子注入导致两阱完全混合。
磷离子注入 双量子阱 量子阱混合 phosphorus ion implantation double quantum wells quantum well intermixing
1 湖北汽车工业学院理学部，湖北 十堰 442002
2 华中科技大学物理系，湖北 武汉 430074
采用传输矩阵法研究了在角度入射情况下由PIM／NIM组成的一维光子晶体的透射谱，得到其带隙结构的变化规律：光子晶体的带隙结构会随着入射角的改变而改变，尤其对于色散的NIM与PIM组成的一维光子晶体，在nN≈0附近会产生一个新的带隙，新带隙的中心位置保持不变，但宽度会随着入射角的增大而变宽；第一级Bragg隙的中心位置和隙宽也随着入射角的变化而变化，这为二次谐波效应实现完全相位匹配创造了条件。
光学材料 带隙结构 传输矩阵法 光子晶体 色散 optical materials band gap structure transfer matrix method photonic crystal dispersion
