1 上海大学微电子学院，上海 200072
2 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室，上海 201800
集成电路的生产主要依靠光刻技术为主的工艺体系，采用波长为13.5 nm光源的极紫外光刻是当前最先进的商用规模量产光刻技术，为集成电路的发展带来前所未有的进步。根据瑞利判据，为进一步提高分辨率，以波长6.X nm为光源的下一代“超越极紫外”光刻成为研究热点。多层膜反射镜是极紫外光刻机光学系统中的关键器件，其反射率和寿命决定光刻机的曝光效率与成像质量。综述了6.X nm多层膜的研究进展，对近年来6.X nm波段的极紫外光源以及多层膜的设计、制备和表征等方面进行了介绍和分析。重点阐述了6.X nm多层膜的界面优化方法，并讨论了多层膜在工程应用中的老化和性能衰减等问题，对面向未来商业应用的方向做出了展望。旨在为我国从事先进光刻等相关研究工作的学者、工程师等提供重要参考。
先进光刻 超越极紫外 多层膜 反射率 界面工程
聚氧化乙烯(PEO)基固体电解质具有成本低、对锂稳定、易于大规模生产等优点, 是固态锂电池最有前途的固体电解质。然而, PEO对高压正极不稳定, 严重限制了其在高能量密度领域的应用。本研究在LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NCM)正极颗粒上部分包覆环化聚丙烯腈(cPAN)纳米层作为电子导电层, 在NCM/PEO界面上引入离子液体作为离子导电通道, 用以提高PEO与高压NCM正极的相容性。其中, cPAN层不仅在物理上隔离了PEO电解质与NCM正极的直接接触, 而且cPAN中具有非局域的sp2 π键, 有助于正极内部的电子传输。同时, 高离子电导率的离子液体的流动性较高, 可以充分润湿正极侧界面, 并在循环过程中分解为富LiF和Li3N的CEI层, 进一步限制PEO电解质的氧化分解。基于上述复合策略的固态NCM/Li电池可在0.1C (1C=0.18 A·g-1), 4.30 V截止电压下稳定循环100次, 且容量保持率可达85.3%。本研究通过表面包覆和界面修饰, 为提高PEO基电解质对高压正极的稳定性提供了可行方案。
聚氧化乙烯 环化 高电压正极 界面工程 固态锂电池 poly(ethylene oxide) cyclization high-voltage cathode interface engineering solid-state lithium battery 
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Digital Manufacturing Equipment and Technology, School of Mechanical Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 State Key Laboratory of Materials Processing and Die & Mould Technology, School of Materials Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
Quantum dots (QDs) are promising candidates for the next-generation optical and electronic devices due to the outstanding photoluminance efficiency, tunable bandgap and facile solution synthesis. Nevertheless, the limited optoelectronic performance and poor lifetime of QDs devices hinder their further applications. As a gas-phase surface treatment method, atomic layer deposition (ALD) has shown the potential in QDs surface modification and device construction owing to the atomic-level control and excellent uniformity/conformality. In this perspective, the attempts to utilize ALD techniques in QDs modification to improve the photoluminance efficiency, stability, carrier mobility, as well as interfacial carrier utilization are introduced. ALD proves to be successful in the photoluminance quantum yield (PLQY) enhancement due to the elimination of QDs surface dangling bonds and defects. The QDs stability and devices lifetime are improved greatly through the introduction of ALD barrier layers. Furthermore, the carrier transport is ameliorated efficiently by infilling interstitial spaces during ALD process. Attributed to the ultra-thin and dense coating on the interface, the improvement on optoelectronic performance is achieved. Finally, the challenges of ALD applications in QDs at present and several prospects including ALD process optimization, in-situ characterization and computational simulations are proposed.
atomic layer deposition quantum dots surface passivation stability carrier transport interface engineering Opto-Electronic Advances
2020, 3(9): 09190043
1 吉林大学 电子科学与工程学院, 吉林 长春 130012
2 上海科技大学 信息科学与技术学院, 上海 201210
体异质结聚合物太阳能电池是很有前途的替代化石能源进行能量转换的光伏技术。合成新材料、优化器件结构以及界面工程等方式都能有效提高聚合物太阳能电池的能量转换效率。本文从材料选取、界面掺杂以及界面修饰三个方面阐述界面工程在聚合物太阳能电池中的应用。界面修饰能够促进载流子的产生和输运, 证明界面工程对于提高电荷提取效率、钝化表面缺陷和提升电导率等具有重要意义。
聚合物太阳能电池 界面工程 体异质结 能量转换效率 polymer solar cells interface engineering bulk heterojunction power conversion efficiency
北京交通大学 理学院 光电子研究所， 北京 100044
采用2,9二甲基4,7二苯基1,10邻二氮杂菲(浴铜灵，缩写：BCP)有机小分子作为钙钛矿薄膜与电子传输层之间的界面修饰层，从而使得反型结构的钙钛矿太阳电池性能得到显著改善。通过扫描电子显微镜研究发现：BCP分子可在钙钛矿薄膜样品表面的晶界间充分填充，推测其抑制了界面缺陷态的产生。进一步研究器件内部界面电荷的累积，并结合交流阻抗谱的分析，证实经BCP钝化的钙钛矿太阳电池中界面电荷的累积减少，光生载流子的复合被抑制，电池的光电转换效率由原来的15.7%提升到了17.4%。
界面修饰 钙钛矿太阳电池 缺陷态 interface engineering perovskite solar cells BCP BCP defect state
State Key Laboratory of High Performance Ceramics and Superfine Microstructure, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China
热电发电技术在特种电源、绿色能源、环境能量收集与工业余热发电等领域具有重要的应用价值。近年来, 热电材料zT值的纪录不断被刷新, 为热电器件应用技术的发展奠定了坚实的基础。然而, 目前热电应用技术远滞后于热电材料科学的发展, 特别是热电发电技术的大规模应用仍面临着技术瓶颈和挑战。本文介绍了热电器件设计与集成的基本原理及其关键科学与技术问题, 着重总结了器件集成中的界面结构设计与优化、电极连接与器件一体化制备技术、器件服役性能与寿命评价等方面的最新研究进展。同时, 分析和展望了热电发电技术规模化应用面临的挑战与发展策略。
thermoelectric power generation devices design and integration interface engineering service behavior failure mechanism review 热电发电器件 设计与集成 界面优化 服役性能 失效机制 综述
1 浙江大学 材料科学与工程学院 硅材料国家重点实验室, 杭州 310027
2 浙江大学 信息与电子工程学院 硅材料国家重点实验室, 杭州 310027
为了探究石墨烯/硅太阳能电池的铝/硅背接触特性, 采用连续蒸镀的方法在铝/硅背接触间插入一层氧化镁介质层, 对比测试具有不同厚度氧化镁层的电池的电流-电压特性、外量子效应、电池的串联电阻以及背接触电阻。 研究表明: 随着氧化镁厚度的增加, 电池的光电转换效率、串联电阻以及背接触电阻存在先增大后降低的趋势, 当氧化镁的厚度为1 nm时的光电转化效率最优, 达到5.53%, 厚度为0 nm时, 光电转换效率为2.90%; 当氧化镁的厚度为0 nm和1 nm时, 相应的串联电阻(背接触电阻)分别为4.1 Ω(9.6 Ω)和1.8 Ω(3.2 Ω).
石墨烯 硅 太阳能电池 界面优化 氧化镁 Graphene Silicon Solar cell Interface engineering MgO 光子学报
2018, 47(12): 1223002
1 天津理工大学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 300384
2 天津理工大学 天津市光电显示材料与器件重点实验室, 天津 300384
采用N, N′-二正辛烷基-3, 4, 9, 10-苝四甲酰二亚胺(PTCDI-C8)对钙钛矿电池电子传输层(PCBM)进行界面修饰以减少PCBM与Al电极之间的漏电流, 提高阴极的电子收集效率。通过调节PTCDI-C8薄膜的厚度优化界面接触和电子传输性能。实验结果表明: 当PTCDI-C8薄膜的厚度为20 nm时得到的器件性能最优。光电转换效率(PCE)由5.26%提高到了8.65%, 开路电压(Voc)为0.92 V, 短路电流(Jsc)为15.68 mA/cm2, 填充因子(FF)为60%。PTCDI-C8能够有效阻挡空穴向阴极传输, 同时PTCDI-C8具有较高的电子迁移率以及较高的稳定性, 在增加电子传输的同时, 可减少环境对PCBM的侵蚀, 提高了器件的稳定性。
钙钛矿太阳能电池 界面修饰 空穴阻挡 电子传输 perovskite solar cells interface engineering hole-blocking charge separation
1 天津理工大学 显示材料与光电器件教育部重点实验室, 天津 300384
2 天津市光电显示材料与器件重点实验室, 天津 300384
为了钝化钙钛矿表面的缺陷、改善PCBM溶液的粘度和成膜性以达到优化器件性能的目的, 通过引入非富勒烯小分子(ITIC)和富电子聚合物(PVK)共掺杂修饰PCBM薄膜。结果表明: 通过调节ITIC的含量可以优化界面形貌, 提高器件的性能。当ITIC的质量分数为6%时, 获得了最优的器件性能。相比于纯PCBM的器件效率由5.26%提高到9.93%, 器件没有回滞现象。ITIC和PVK的引入提高了PCBM的成膜性能。此外, 还可以钝化钙钛矿表面的缺陷。这种协同作用有利于电荷传输和分离。综上所述, PVK和ITIC的加入抑制了大气中的水分和氧气, 提高了器件的稳定性。
钙钛矿太阳能电池 界面修饰 空穴阻挡 电子传输 perovskite solar cells interface engineering hole-blocking charge separation interfacial contact
1 Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China
2 School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University, Shanghai 201210, China
3 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Frontiers of Optoelectronics
2017, 10(2): 103
