1 东莞理工学院电子工程与智能化学院, 广东 东莞 523808
2 汕头大学理学院, 广东 汕头 515063
3 东莞理工学院文学与传媒学院, 广东 东莞523808
石墨烯作为碳纳米材料家族的新成员, 具有许多独特的电学和光学性质, 并且其对光纤表面的修饰可以提升光纤传感器的性能。传统的石墨烯修饰光纤表面的方法(液相转移法及气相沉积法)成本较高、操作难度大, 而且会产生有毒气体。针对这一缺点, 提出了一种新的石墨烯修饰光纤表面的方法, 可以将分散液中的石墨烯有效提取并修饰于光纤表面, 形成稳固的石墨层。实验结果表明, 通过该方法修饰的倾斜光纤光栅, 其石墨烯层不仅稳固, 而且还在一定程度上提升了倾斜光纤光栅的折射率响应特性, 灵敏提升了28%。此外, 实验证明, 修饰石墨烯层的倾斜光纤光栅可结合芘硼酸制成葡萄糖传感器, 实现葡萄糖浓度的测量。
石墨烯 表面修饰 倾斜光纤光栅 光纤传感器 折射率测量 graphene surface modification tilted fiber Bragg grating fiber-optic sensor refractive index measurement
1 北京理工大学 光电学院 北京市混合现实与先进显示技术工程研究中心 薄膜与显示实验室, 北京 100081
2 科技部高技术中心, 北京 100044
氧化锌(ZnO)是一种天然的宽禁带半导体材料, 其理论上的禁带宽度为3.37eV, 近年来已经成为制备紫外探测器件的热门材料之一。然而, 由于ZnO材料的本征缺陷, 直接制备的紫外探测器件总是存在响应率低、暗电流大、响应速度慢等问题。为了获得更好的紫外探测性能, 各种可行的器件改善和修饰方法被提出。文章从元素掺杂、表面修饰和异质结构造等三个方面评述了提升ZnO紫外探测器件性能的典型方法, 分析了这些方法存在的问题, 并展望了未来高性能紫外探测器的发展方向。
氧化锌 紫外探测器 元素掺杂 表面修饰 异质结构造 ZnO ultraviolet photodetectors elements doping surface modification hetero-structure construction
光子学报
2021, 50(11): 1123002
1 福州大学 平板显示技术国家地方联合工程实验室, 福建 福州 350102
2 福建工程学院 微电子技术研究中心, 福建 福州 350108
在冯·诺依曼架构陷入瓶颈的时代背景下, 受生物神经启发而演化的人工突触器件获得了广泛关注, 加速了人们迈向人工智能时代的脚步。本文通过在P型有机薄膜晶体管(OTFT)绝缘层SiO2表面进行等离子处理, 探究了界面处理引入羟基对OTFT突触性能的影响。具体对绝缘层不同等离子处理时长的OTFT进行了突触行为的模拟和对比, 包括兴奋性后突触后电流(EPSC)、双脉冲易化(PPF)、长程可塑性(LTP)等。突触特性的产生是由于等离子处理给半导体层/绝缘层界面引入的羟基对电子进行了捕获。而随着等离子处理时间的增加, 绝缘层表面更多的羟基使得OTFT表现出更强的记忆和保持能力、更高的线性度, 更有利于其在类脑学习、神经计算等方面的应用。
有机薄膜晶体管 人工突触 表面修饰 等离子处理 organic thin film transistor artificial synapse surface modification plasma treatment
中南大学 化学化工学院， 湖南 长沙 410083
碳点是一类新兴的碳材料，由于其超小的尺寸、丰富的可控表面官能团、良好的生物相容性、无毒性和光致发光等特点，自发现以来得到了广泛研究，逐渐被应用于各种领域。近年来，碳点在新一代电池中的应用受到了广泛关注，针对碳点在钠离子电池电极材料方面的应用优势和存在的挑战，本文以碳点衍生碳材料、碳点对电极材料的表面修饰和形貌调控为脉络，系统总结了碳点在钠离子电池电极材料方面的应用，探讨了碳点在电极材料构筑方面起到的关键作用，分析了碳点在钠离子电池应用中存在的挑战与未来的发展方向。本综述旨在为碳点在新一代储能电池方面的应用研究提供一定的参考和依据。
碳点 钠离子电池 衍生碳材料 表面修饰 形貌调控 carbon dots sodium ion batteries derived carbon materials surface modification morphology control
厦门大学 分子疫苗学与分子诊断学国家重点实验室, 分子影像暨转化医学研究中心, 福建 厦门361102
近年来, 具有聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE)增强性质的金属纳米团簇由于其高光学稳定性和良好的发光性能在生物医学、环境科学等领域展现出广阔的应用前景。然而, 当前对于AIE金属纳米团簇的研究还处于起步阶段, 其复杂的表面/界面结构和增强发光机理尚不明晰, 对其合理的调控制备仍是重要研究挑战之一。本文基于已成功合成的具有高AIE性能金属纳米团簇的研究报道, 综述了硫醇修饰的表面修饰机理和策略; 主要介绍了金、银、铜几种AIE金属纳米团簇在分析传感及生物医学领域的应用, 并对其他配体修饰的铱配合物的AIE特性及其应用进行了论述; 最后阐述了对AIE金属纳米团簇研究现状的看法及展望, 旨在为AIE金属纳米团簇未来的研究发展提供思路与参考。
聚集诱导发光 金属纳米簇 表面修饰 纳米医学 aggregation-induced emission metal nanoclusters surface modification nanomedicine
1 山东大学 化学与化工学院, 胶体与界面化学教育部重点实验室, 济南 250100
2 北京大学 化学与分子工程学院, 北京100871
3 山东大学 物理学院, 晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
4 中国科学技术大学 合肥微尺度物质科学国家实验室, 合肥 230026
锂金属负极以其最高的理论比容量(3860 mAh·g -1)和最低的电化学电位(-3.04 V (vs SHE))被誉为电池界的“圣杯”。但是锂金属电池的缺点也尤为明显: 充放电过程中锂金属电池容易在负极不均匀沉积从而产生锂枝晶, 锂枝晶的产生会造成固体电解质介面(SEI)膜的持续破裂, 不稳定的SEI膜又会加剧锂枝晶的形成, 进而刺穿隔膜, 导致电池的循环性能下降, 产生安全隐患, 所以采取相应的措施在负极均匀沉积金属锂尤为重要。本研究使用商业化的铜网, 通过碱性溶剂的氧化和空气气氛煅烧, 在铜网表面形成均一的亲锂氧化铜纳米片阵列。铜网的3D结构可以有效减小电流密度, 亲锂的纳米片阵列可以降低锂的沉积过电势, 均匀沉积锂, 有效抑制锂枝晶的产生。在电流密度为3 mA·cm -2的半电池测试中, 稳定循环230圈后库伦效率稳定维持在99%以上; 搭配磷酸铁锂(LFP)全电池测试, 在1C(0.17 mA·mg -1)条件下可稳定循环300圈, 容量保持率为95%。本研究为锂金属负极3D集流体的设计提供了新思路。
3D铜基集流体 氧化铜纳米片阵列 表面修饰 锂金属负极 锂金属电池 3D Cu current collector CuO nanosheet array surface engineering lithium metal anode lithium metal battery
1 郑州职业技术学院材料工程系，郑州 450121
2 山东农业大学机械与电子工程学院，泰安 271000
3 齐鲁理工学院机电工程学院，济南 250200
通过可控的化学腐蚀法完成了对碳化硅量子点的制备，而后经超声空化作用及高速层析裁剪获得水相的碳化硅量子点溶液，利用化学偶联法，一步实现了SiC量子点的表面物化特性调控。通过对制备工艺参数调整前后量子点微观形貌、光谱特性的表征，结果表明：腐蚀次数、腐蚀剂组分及腐蚀剂配比是影响碳化硅量子点光致发光效率的主要因素，调整腐蚀次数与腐蚀剂组分的配比，同时加入偶联剂分析纯硫酸，当以V(HF)∶V(HNO3)∶V(H2SO4)=6∶1∶1(体积比)的组分及比例腐蚀球磨后的β-SiC粉体时，制备出的水相碳化硅量子点光致发光相对强度最为理想。同时对碳化硅量子点表面巯基的形成机制与修饰稳定性进行了初步分析。
碳化硅量子点 化学腐蚀法 微观形貌 光致发光相对强度 光谱特性 表面修饰 SiC quantum dots(QDs) chemical etching method micromorphology relative photoluminescence intensity spectral characteristic surface modification
南开大学，光电子薄膜器件与技术研究所，天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室，天津 300071
几种常用的导电聚合物(如PTAA(聚三芳基胺))具有优良的光电特性，因此适合用作钙钛矿太阳电池中的空穴传输材料来提升器件性能。然而，这些材料的疏水特性导致难以形成致密且高质量的钙钛矿薄膜。此外，即使通过一些方法实现载流子传输层与钙钛矿膜之间的接触，但界面处也会存在严重的载流子复合。同时，这样制备出的粗糙钙钛矿薄膜会导致后续沉积在钙钛矿薄膜上的电子传输层的非均匀覆盖。因此，在疏水载流子传输层上实现良好钙钛矿薄膜沉积以获得优良器件性能仍然具有很大挑战性。在本研究中，利用PbI2进行锚固工程被证明是一种简便、绿色且有效的方法，可有效解决疏水载流子传输层浸润性问题。通过本方法，钙钛矿薄膜质量和器件性能得到了显著提高，并获得了效率高达19.53％的器件。同时，本方法也普遍适用于其他疏水的载流子传输层，进而制备优异的钙钛矿薄膜，这为高性能钙钛矿太阳电池的发展提供了一种可行策略。
钙钛矿太阳电池 疏水性 载流子传输层 表面修饰 perovskite solar cell hydrophobic carrier transporting layer surface modification
