1 1.上海理工大学 材料与化学学院, 上海200093
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
3 3.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 结构陶瓷与复合材料工程研究中心, 上海 200050
SiCf/SiC陶瓷基复合材料在航空航天领域具有广阔的应用前景, 其界面层设计是研究重点。研究表明, 复合界面层可以有效提升陶瓷基复合材料的抗氧化性能, 但其对材料力学性能及损伤机制的影响尚不明确。本研究利用化学气相渗透法(CVI)制备得到具有BN及(BN/SiC)3复合界面层的小复合材料, 探究了复合界面层对SiCf/SiC复合材料失效机制的影响。基于两种力学加载实验结合声发射探测分析了两种界面层小复合材料的损伤过程。实验结果表明, 利用CVI制备的小复合材料界面结构清晰, 基体致密。两类小复合材料均具有SiCf/SiC陶瓷基复合材料的典型力-位移曲线, 不同界面层小复合材料损伤过程具有不同的力声特征。通过两类力学加载试验的声发射特征能够有效分析小复合材料各阶段损伤发展情况。本实验中BN及(BN/SiC)3复合界面层SiCf/SiC小复合材料最大承受载荷分别为139和160 N, 复合界面层小复合材料中的多层界面具有更强的偏转裂纹能力, 降低裂纹延伸至纤维的速度, 进而提高材料的力学性能。
复合界面层 小复合材料 单调拉伸 损伤分析 声发射 multilayered interfaces minicomposite monotonic tensile damage analysis acoustic emission
武汉理工大学 理学院 物理系, 武汉 430070
为了捕获不同材料、不同尺寸的多微粒串列, 采用界面层腐蚀法制备了双锥角光纤探针, 搭建单光纤光镊系统捕获了酵母菌、二氧化硅和聚苯乙烯等材料的多微粒串列。结果表明, 对于相同材料的微粒, 双锥角探针所能捕获的微粒数量随其尺寸增加而减少, 而对于相同尺寸的微粒, 捕获微粒的数量随材料折射率增加而减少; 通过测量捕获微粒串列时各个微粒的捕获力, 发现串列中离探针尖端越远的微粒其所受捕获力越小, 在外力的作用下远端的微粒将率先逃逸; 理论计算显示当光纤探针的2次锥角超过60°时, 不能捕获2个或2个以上的球形微粒, 该结果和实验观测一致。此研究可应用于精细加工和微纳制造。
激光技术 光纤光镊 界面层腐蚀法 多微粒捕获 光捕获 laser technique optical fiber tweezers interfacial layer etching multiparticle trapping optical trapping
兴义民族师范学院物理与工程技术学院,兴义 562400
Sn基钙钛矿材料因其无毒、较宽带隙和热稳定性成为太阳能电池研究领域的热点。本文利用SCAPS-1D软件构建了结构为FTO/TiO2/CH3NH3SnI3/Spiro-OMeTAD/Ag钙钛矿太阳能电池并对其相关性能进行了数值计算。研究了钙钛矿光吸收层厚度、空穴传输层厚度、空穴传输层和钙钛矿光吸收层间面缺陷,以及工作温度对器件性能的影响, 然后对器件性能进行优化。经优化后, 钙钛矿太阳能电池的光电转换效率为30.955%。通过理论分析进一步为提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提供了新的思路。
钙钛矿太阳能电池 吸收层 界面层缺陷密度 光电转换效率 数值模拟 perovskite solar cell absorption layer interfacial defect density photoelectric conversion efficiency numerical simulation CH3NH3SnI3 CH3NH3SnI3
1 闽江学院 物理与电子信息工程学院, 福建 福州 350108
2 重庆大学 光电工程学院, 重庆 400044
采用溶液法制备了结构为ITO/ZnO/P3HT∶IEICO/Al和ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶IEICO/Al的倍增型有机光电探测器, 活性层中电子给体(P3HT)和电子受体(IEICO)的质量比为100∶1。以氧化锌(ZnO)为界面层的器件在正向与反向偏压下都能良好工作, 而以PEDOT∶PSS为界面层的器件只能在反向偏压下工作。 -15 V偏压下, 与PEDOT∶PSS界面层器件相比, ZnO界面层器件的暗电流密度(2.2 μA/cm2)降低4倍以上, 1.5 mW/cm2光照下的光电流密度(3.7 mA/cm2)提高3倍以上, 外量子效率(External quantum efficiency,EQE)平均值(3262%)、响应度平均值(13.3 A/W)和探测灵敏度平均值(1.6×1013 Jones)分别提高4倍、4倍和11倍以上。这些结果表明, 以ZnO为倍增型有机光电探测器的界面层, 可以降低器件的暗电流密度并提高器件的EQEs, 从而显著提高器件的光电性能。
溶液法 氧化锌 界面层 倍增型有机光电探测器 solution-processing ZnO interfacial layer photomultiplication-type organic photodetectors
1 中国航发北京航空材料研究院 先进复合材料国防科技重点实验室, 北京100095
2 北京理工大学 材料学院, 北京 100081
采用化学气相渗透(CVI)工艺, 在SiC纤维表面沉积BN和BN/SiC复合界面层, 对沉积界面层前后纤维的力学性能进行了评价。采用聚合物浸渍裂解(PIP)工艺进行致密化, 制得以原纤维、BN界面层和BN/SiC界面层纤维增强的三种Mini-SiCf/SiC复合材料, 研究其微观结构和拉伸性能。结果表明: 采用CVI工艺制得的界面层厚度均匀、结构致密, 其中BN界面层中存在六方相, 晶体尺寸为1.76 nm; SiC界面层结晶性较好, 晶粒尺寸为18.73 nm; 沉积界面层后SiC纤维的弹性模量基本保持不变, 拉伸强度降低。与SiCf/SiC相比, PIP工艺制备的SiCf/BN/SiC和SiCf/(BN/SiC)/SiC-Mini复合材料所能承受的最大拉伸载荷和断裂应变明显提升, BN界面层起主要作用。由断面形貌分析可以看出, SiCf/BN/SiC和SiCf/(BN/SiC)/SiC复合材料的纤维拔出明显, 说明在断裂时消耗的能量增加, 可承受的最大载荷增大。
BN/SiC复合界面层 Mini-SiCf/SiC复合材料 最大拉伸载荷 断裂应变 BN/SiC multilayered interphase Mini-SiCf/SiC composites maximum tensile load fracture strain
华侨大学信息科学与工程学院 福建省光传输与变换重点实验室, 福建 厦门 361021
为了提高双结叠层有机太阳能电池(OSCs)的性能, 我们对有机小分子叠层OSCs的中间层(IL)、阴极界面层(CL)和活性层进行了优化。首先,研究不同低功函数的金属纳米粒子(Mg、Ag、Al和Ca)作为IL对叠层OSCs性能的影响, 得到了最优的IL材料为0.1 nm厚的金属Al, 使得叠层OSCs的PCE提升了50.9%。其次, 研究了不同低功函数金属(Mg、Al和Ca)作为CL对叠层OSCs性能的影响, 并得到了最优的CL金属材料为Mg, 与Al作为CL的叠层OSCs对比, 采用Mg作为CL的器件PCE提升了20.7%。最后采用窄带隙材料DTDCTB取代中带隙材料boron subphthalocyanine chloride(SubPc)作为后子电池的活性层, 与仅采用SubPc的叠层OSCs相比, PCE提升了30.2%。当前后子电池均采用体异质结结构后, 最终叠层OSCs的PCE达到了4.04%, 与最初未优化前OSCs的PCE(2.1%)相比, 最优OSCs的PCE提升了92.4%。
叠层有机太阳能电池 中间层 阴极界面层 体异质结 tandem organic solar cell intermediate layer cathode interface layer bulk heterojunction
1 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
2 哈尔滨工业大学 光电子技术研究所 可调谐激光技术国防科技重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
SiO2薄膜是光学薄膜领域内常用的重要低折射率材料之一。在文中研究中, 通过测量薄膜的椭偏参数, 使用非线性最小二乘法反演计算获得薄膜的光学常数。采用离子束溅射和电子束蒸发两种方法制备了SiO2薄膜, 在拟合过程中, 基于L8(22)正交表设计了8组反演计算实验, 以评价函数MSE为考核指标。实验结果表明: 对IBS SiO2薄膜拟合MSE函数影响最大的为界面层模型, 对EB SiO2薄膜拟合MSE函数影响最大的为Pore模型。同时确定了不同物理模型对拟合MSE函数的影响大小和反演计算过程模型选择的次序, 按照确定的模型选择次序拟合, 两种薄膜反演计算的MSE函数相对初始MSE可下降35%和38%, 表明拟合过程模型选择合理物理意义明确。文中提供了一种判断薄膜物理模型中各因素对于薄膜光学常数分析作用大小的途径, 对于薄膜光学常数分析具有指导意义。
SiO2 薄膜 光学常数 界面层 折射率梯度 孔隙 表面层 SiO2 thin films optical constants intermix graded index pore overlayer 红外与激光工程
2017, 46(9): 0921003
浙江大学材料科学与工程学院硅材料国家重点实验室， 浙江 杭州 310027
在量子点发光二极管(QLED)中，由于电荷传输层材料能带和迁移率的差异，不可避免地存在电荷注入不平衡的问题。为了制备电荷注入尽可能平衡的高性能QLED，通常利用界面调控。结合QLED的结构，分别从阳极界面调控、阴极界面调控和两相界面调控三个方面综述了近年来QLED界面调控的研究进展，分析了界面调控机理及其对QLED性能的影响。指出了QLED目前存在的问题，并展望了其未来的发展趋势。
光学器件 量子点 发光二极管 界面调控 界面层 激光与光电子学进展
2017, 54(7): 070005
河北大学 物理科学与技术学院, 河北 保定 071002
采用在聚(3,4-乙撑二氧噻吩)∶聚苯乙烯磺酸(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)∶Poly(styrenesulfonate), PEDOT∶PSS)阳极界面层上直接旋涂二甲基亚砜(Dimethyl Sulfoxide, DMSO)的方法, 对PEDOT∶PSS薄膜进行修饰, 以提高所制得的钙钛矿太阳能电池器件性能.在5000 rpm转速条件下旋涂DMSO后, 器件的能量转换效率达到11.43%, 与PEDOT∶PSS阳极界面层未做任何修饰的器件相比, 效率提高了29.15%.测试表征了修饰前后PEDOT∶PSS薄膜的透光性、表面形貌、电导率、器件的外量子效率曲线以及器件在光照和暗态下的J-V特性曲线, 分析了器件性能提高的原因.结果表明: 经过修饰的PEDOT∶PSS薄膜导电性显著增强, 从而更加有利于器件阳极对空穴的抽取和收集; 较未修饰时, 器件的短路电流密度得到了大幅度提升, 进而使得器件获得更高的能量转换效率.
钙钛矿太阳能电池 阳极界面层 电导率 能量转换效率 Perovskite solar cells PEDOT: PSS PEDOT∶PSS Anode interface layer Conductivity Power conversion efficiency
同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所 先进微结构材料教育部重点实验室，上海 200092
为了提升Al/Zr多层膜的热稳定性，采用直流磁控溅射方法制备了18个带有不同厚度Si间隔层的Al(1 wt.%Si)/Zr多层膜，并将这些样品分别进行了不同温度(100~500 ℃）的真空退火，退火时间为1 h。利用X射线掠入射反射(GIXR)和X射线衍射(XRD)的方法来研究Si间隔层对Al/Zr多层膜热稳定性的作用。GIXR测量结果表明：随着Si间隔层厚度的增大，Al膜层的粗糙度减小，而Zr膜层的粗糙度增大；XRD测量结果表明：Al和Zr膜层粗糙度的变化是由于退火后膜层中晶粒尺寸不同造成的。相比于没有Si间隔层的Al/Zr多层膜，引入厚度为0.6 nm的Si间隔层可以有效提升Al/Zr多层膜的热稳定性。
Al/Zr多层膜 热稳定性 Si间隔层 合金界面层模型 Al/Zr multilayers thermal stability Si barrier layer alloy-interlayer model
