1 1.河北师范大学 化学与材料科学学院, 薄膜太阳能电池材料与器件河北省工程研究中心, 石家庄 050024
2 2.河北师范大学 物理学院, 石家庄 050024
3 3.石家庄铁道大学 材料科学与工程学院, 石家庄 050043
4 4.河北省计量监督检测研究院, 石家庄 050052
有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)具有高能量转换效率、低能耗和低成本等优点, 但PSCs界面缺陷引起的非辐射复合严重阻碍了其光电转换性能提升。本研究通过降低氧化镍空穴传输层的粒径尺寸, 提高粒径均匀性, 实现了光生空穴在电池界面的高效传输; 并通过优化钙钛矿薄膜的反溶剂作用时间提升结晶质量, 降低界面非辐射复合, 改善空穴传输层和钙钛矿的界面问题, 使钙钛矿太阳能电池的能量转换效率(PCE)从10.11%提高到18.37%。开尔文探针力显微镜(KPFM)研究表明, 界面优化后的钙钛矿薄膜在亮态下的表面接触电位差相比于暗态下增加了120.39 mV。采用压电力原子力显微镜(PFM)分析钙钛矿薄膜明暗态铁电性能, 发现界面优化后的钙钛矿铁电极化变化微弱, 说明优化界面有效降低了电池界面缺陷和迟滞效应。该研究结果表明, 优化氧化镍空穴传输层, 提高钙钛矿薄膜质量, 减少了界面缺陷, 降低了非辐射复合和电池迟滞效应, 提高了钙钛矿太阳能电池的能量转换效率。
钙钛矿太阳能电池 原子力显微镜 接触电位差 铁电极化 perovskite solar cell atomic force microscopy contact potential difference ferroelectric polarization
北京航空航天大学电子信息工程学院, 北京 100191
太赫兹是电磁频谱上还未被完全开发利用的频段, 但太赫兹谱学成像技术在材料科学和器件测试等方面已展现出重要应用价值。然而受远场衍射极限限制, 该频段难以聚焦于纳米、原子尺度的新材料和微纳器件中, 极大阻碍了太赫兹科学的发展与技术应用。为提高成像分辨率, 使其成为材料科学等交叉领域强大的研究工具, 近年诞生了太赫兹耦合的近场显微技术, 实现了纳米到埃米量级的空间分辨。本文综述了太赫兹耦合的近场显微技术, 包括扫描近场显微镜和扫描隧道显微镜各自的发展历程和应用实例, 并探讨了太赫兹近场显微技术的未来机遇和挑战。
近场显微技术 太赫兹 原子力显微镜 扫描隧道显微镜 near-field microscopy terahertz atomic force microscopy scanning tunneling microscopy
1 安徽建筑大学 电子与信息工程学院,安徽合肥23060
2 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院,安徽合肥30009
原子力显微镜处于轻敲模式工作于大气环境时,由于悬臂和被测试样间的距离很小,悬臂的振动会产生相应的压膜阻尼,影响悬臂的动态特性。基于欧拉-伯努利梁方程对悬臂梁进行建模,结合雷诺方程建立悬臂阻尼作用的分析模型,研究悬臂压膜阻尼效应的主要影响因素,分析不同谐振模态下压膜阻尼效应对悬臂阻尼系数、动态原子力显微镜的测量特性的影响,并基于多模态原子力显微镜进行了实验和测试。理论及实验结果表明,空气压膜阻尼对于基础谐振模态原子力显微镜的测量特性有一定的影响,在悬臂试样20~2 μm逼近过程中,悬臂品质因数明显降低,两种悬臂振幅分别减少了7.8%和20.6%,悬臂宽度增大则受到的压膜阻尼影响也增加;相同实验条件下,二阶谐振模态下的悬臂品质因数和振幅均没有明显变化。在基础谐振模态下压膜阻尼效应会引起微悬臂品质因数的降低,从而导致原子力显微镜测量分辨率的减小和测量速度的降低;多模态原子力显微镜的高阶谐振模态可显著降低空气压膜阻尼效应对悬臂品质因数及测量特性的影响。
原子力显微镜 压膜阻尼 品质因数 高阶谐振 atomic force microscopy squeeze film damping quality factor higher-order resonant 光学 精密工程
2022, 30(19): 2362
光学 精密工程
2022, 30(17): 2094
红外与激光工程
2021, 50(2): 20200302
江南大学 物联网工程学院 电子工程系, 江苏 无锡 214122
以采用化学气相沉积法(CVD)生长的单层石墨烯为导电电极、四硫代钼酸铵水溶液为电解质, 通过电化学沉积法合成了二硫化钼/石墨烯(MoS2/graphene)垂直异质结。将合成的MoS2/graphene垂直异质结通过CVD在氢气(H2)和氩气(Ar)环境下进行退火处理。利用拉曼光谱、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)系统地分析了样品的物质成分、表面形貌和厚度等。这种简单、环保、低成本的制备大面积MoS2/graphene垂直异质结的方法具有普遍适用性, 为其他垂直异质结的制备开辟了新途径。
范德瓦尔斯力 四硫代钼酸铵 电化学沉积 拉曼光谱 原子力显微镜 Van der Waals force ammonium tetrathiomolybdate electrochemical deposition Raman spectroscopy atomic force microscopy
1 上海市计量测试技术研究院 机械与制造计量技术研究所, 上海 201203
2 哈尔滨工业大学 仪器科学与工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
针对当前微纳米测量中存在的大范围高精度测量及复杂微结构几何参数表征难题, 基于多测头传感和精密定位平台复用技术, 开发了一台具有多种测量尺度和测量模式的复合型微纳米测量仪。为使其具备大范围快速扫描测量和小范围精细测量功能, 仪器集成了白光干涉和原子力显微镜两种测头, 通过设计适用于两种测头集成的桥架结构及宏/微两级驱动定位平台, 实现整机的开发。为保证仪器测量结果的准确性和溯源性, 利用标准样板对开发完成的仪器进行了校准。仪器搭载的白光干涉测头可以达到横向500 nm, 纵向1 nm的分辨力; 原子力显微镜测头横向和纵向分辨力均可达到1 nm。最后, 利用目标仪器对微球样品进行了测量, 通过大范围成像和小范围精细扫描, 获得了微球的表面特征, 验证了仪器对复杂微结构的测量能力。
微纳米测量 白光干涉测头 原子力显微镜 多测头技术 精密定位 micro and nano measurement white light interference microscope atomic force microscope Multi-probe technology precise positioning
同济大学 物理科学与工程学院, 上海 200092
原子力显微镜是微纳米测量领域主要测量工具之一。由于原子力显微镜探针不可能无限尖锐, 使得测量图像包含了一部分探针信息, 这是其图像失真的一大影响因素。通过获取探针形状和尺寸, 可以有效去除测量图像的“探针效应”从而提升准确度。文中以研制良好样品内一致性的探针校准器为目标, 应用Si/SiO2多层膜光栅技术, 初步研制了20 nm标称值的线宽结构用于原子力显微镜探针校准。表征结果显示, RFESP型(Rectangular Front Etched Silicon Probe)探针稳定扫描时探针前角由15°增加至36°左右, 探针后角由25°增加至45°左右, 呈现钝化趋势。由此表明, 基于Si/SiO2多层膜光栅技术研制的线宽型探针表征器可以快速表征出探针侧壁角度信息, 是原子力显微镜探针扫描过程中探针形貌快速监测和估计的有效手段, 对于促进探针表征与图像准确度提升均具有重要意义。
原子力显微镜 探针效应 探针校准器 多层膜光栅 atomic force microscope tip effect tip characterizer multilayer gratings 红外与激光工程
2020, 49(2): 0213001