1 1.理学院, 天津理工大学, 天津 300384
2 2.材料科学与工程学院 显示材料与光电器件教育部重点实验室, 天津市光电显示材料与器件重点实验室, 功能材料国家级实验教学示范中心, 天津理工大学, 天津 300384
带隙1.1~1.4 eV的锡铅混合卤化物钙钛矿是单结太阳能电池光电转换效率(PCE)接近Shockley-Queisser (S-Q)理论效率极限值的理想材料。钙钛矿薄膜垂直方向上的化学组分梯度会通过影响能带结构影响载流子的传输和分离, 因此对锡铅混合钙钛矿薄膜的结晶过程进行控制十分重要。本研究发现使用不同剂量的反溶剂制备锡铅混合钙钛矿会形成不同的垂直组分梯度, 并且随反溶剂用量增大薄膜表面铅含量增加。调整溶剂组分可以控制锡铅混合钙钛矿的垂直组分梯度, 增大溶剂中V(DMSO):V(DMF)可以形成底部富铅而表面富锡的垂直组分梯度。当铅基前驱液溶剂中V(DMSO):V(DMF)最优化为1 : 2时, 相比于1 : 4的对照组, 器件在标准光照条件下的开路电压从0.725 V提高到0.769 V, 短路电流密度从30.95 mA·cm-2提高到31.65 mA·cm-2, PCE从16.22%提升到接近18%。利用SCAPS软件数值模拟进一步证明了垂直组分梯度的必要性, 当钙钛矿薄膜底部富铅、顶部富锡时, 载流子在空穴传输层界面区域的复合有所减少, 因而电池性能得到提升。
锡铅混合钙钛矿 太阳能电池 垂直组分梯度 溶剂工程 tin-lead mixed perovskite solar cell vertical component gradient solvent engineering
1 西安电子科技大学宽带隙半导体技术国家重点学科实验室, 西安 710071
2 西安电子科技大学石墨烯陕西联合重点实验室, 西安 710071
3 西电芜湖研究院, 芜湖 241000
4 南京电子器件研究所碳基电子学CETC重点实验室, 南京 210016
随着氮化镓(GaN)在高功率领域的广泛应用, GaN基器件的散热性能成为了制约其功率密度的主要因素, 因此开辟新的热管理方案至关重要。具有高热导率的金刚石衬底可以用于改善GaN器件的散热问题。然而, 由于金刚石和GaN之间的天然晶格失配, 在金刚石衬底上GaN的直接外延仍然是一个难以克服的问题。本工作以二维材料/Al组分渐变的AlGaN异质结作为衬底与外延层之间的成核层, 在多晶金刚石衬底上实现了单晶GaN薄膜的范德瓦耳斯外延。其中, 二维材料可以有效屏蔽掉衬底与外延层晶格不匹配带来的不良影响, 而Al组分渐变的AlGaN缓冲层结构可实现Ga原子和N原子的有序迁移, 进而精确地控制GaN薄膜的生长。本工作为异质衬底上高质量生长氮化物提供新思路。实验结果表明, 成核层的引入有效地消除晶格失配的影响, 从而打破了金刚石衬底上难以直接外延单晶GaN薄膜的瓶颈。本工作为GaN基器件的功率密度的进一步提升提供了基础。
金刚石 范德瓦耳斯外延生长 高散热 Al组分渐变 二维材料 GaN GaN diamond van der Waals epitaxial growth high heat dissipation Al component gradient two-dimensional material
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
报道了基于梯度能带结构的高速室温中波红外HgCdTe器件，器件设计为n-on-p同质结结构，在300 K的零偏压条件下达到了1.33 ns（750 MHz）的总的响应时间，相对于非制冷的碲镉汞器件和工作于高偏压下的碲镉汞APD器件响应速度有所提高。基于一维模型的分析表明，吸收层中的组分梯度可以形成内置电场并改变了载流子的输运特性，该模型由不同组分梯度的HgCdTe器件的实验对比验证。因此，此项工作优化了高速HgCdTe中波红外探测器的设计，并为设计超快中波红外光电探测器提供了一种可行的思路。
碲镉汞 高速 中波红外 组分梯度 HgCdTe high speed mid-wave infrared component gradient
