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亮点文章 | 2020年第13期

已有 1838 次阅读 2020-7-13 11:24 |系统分类:论文交流

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封面文章

基于缺陷态钝化的高效稳定蓝光钙钛矿发光二极管

吴海妍, 唐建新, 李艳青

物理学报. 2020,69(13): 138502

钙钛矿材料由于具备带隙易调、光致发光量子产率高、色纯度高、载流子迁移率高、可低温溶液加工、电荷传输性能优良等优点,在照明显示领域大放异彩。近年来,通过控制化学计量比、尺寸工程和钝化缺陷等多种策略对钙钛矿微观结构进行调控,极大地提高了钙钛矿发光二极管(perovskite light emitting diodes, PeLEDs)的性能。目前,除蓝光外, 绿光、红光、近红外PeLEDs的外量子效率(EQE)均已超过20%。造成蓝光器件性能停滞不前的主要原因是蓝光钙钛矿薄膜较差的覆盖率以及光谱不稳定。为提高钙钛矿薄膜质量及器件性能,本文在准二维钙钛矿材料PEAxCsPbBr3–yCly的基础上,通过引入双添加剂聚乙二醇(PEG)和溴化钾(KBr),钝化薄膜表面缺陷态,减小晶粒尺寸,抑制离子迁移与非辐射复合损耗,进而提升蓝光钙钛矿器件的效率及光谱稳定性。最终在488 nm处获得最大亮度为1049 cd·m-2,电流效率为5.68 cd·A–1,外量子效率为4.6%的蓝光PeLEDs。相比于不含添加剂的器件,效率提升了近3倍,且具有良好的光谱稳定性和工作寿命。


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图1  含有不同添加剂的PeLEDs电学性能表征 (a)电流密度-电压-亮度(J-V-L);(b)电流效率-电流密度-外量子效率(CE-J-EQE); (c)归一化后的EL光谱图;(d)国际照明委员会(CIE)色坐标图。


同行评价

本工作通过引入双添加剂(PEG聚合物和KBr小分子)对天蓝光钙钛矿组分进行缺陷钝化,结合丰富的测试手段进行表征,取得了不错的器件性能。文章实验合理,数据详实,对提升蓝光钙钛矿LED性能具有参考意义。


编辑推荐


级联四波混频相干反馈控制系统量子纠缠特性

仲银银, 潘晓州, 荆杰泰

物理学报. 2020, 69(13): 130301

本文在级联四波混频结构基础上,利用光学分束器作为反馈控制器理论构造了一种相干反馈控制系统。考虑相干反馈回路中光束传输损耗以及原子对光束吸收损耗,通过计算系统的协方差矩阵以及利用部分转置正定判据,分析了该系统在不同反馈强度、增益以及相位下的纠缠特性。结果表明,系统存在真正的三组份纠缠,但是反馈控制器过度反馈会破坏系统的三组份量子纠缠特性。另外,将相位设为180°,通过适当改变增益大小以及在0.1—0.4范围内调节分束器反射率的大小可以增强系统的量子纠缠程度。本文为实验上基于级联四波混频相干反馈控制系统制备多组份纠缠奠定理论基础,在量子通信领域有着潜在应用。


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图1  (a)(b)(c)分别对应三种二分情况的最小辛本征值与增益和反射率的关系。


同行评价

本文创新性的将相干控制理论引入到了级联四波混频的纠缠源系统,一定程度上提高了纠缠源的性能,十分新颖。理论推导和分析很详细,对于相关的研究具有一定的指导意义。


编辑推荐


超冷6Li费米气体的密度涨落和亚泊松分布

王娟, 张笑天, 武泽茂, 邓书金, 武海斌

物理学报. 2020, 69(13): 136701

本文实验测量了无相互作用下6Li超冷费米原子气体密度分布的空间噪声涨落。在量子简并条件下,研究了理想费米气体的空间原子噪声涨落和量子简并度之间的关系,在实验上研究了泡利排斥对量子简并费米气体密度涨落的有效抑制,实现了低温费米量子气体的亚泊松分布测量。本文发展的原子密度噪声测量方法和测量结果,在强相关多体系统的温度测量和观测不可压缩量子相的相变方面具有较大的应用前景。


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图1  不同温度下原子密度与密度涨落的比较 (a)T=0.3TF;(b)T=0.7TF。图中左侧为原子密度分布, 右侧为密度涨落。


同行评价

分析量子简并费米气体的原子数分布和密度涨落对于多体系统的温度测量和量子相变的观测有重要意义。本文在分析了光学厚度OD等其他参数对测量结果影响的基础上,研究了理想费米气体的空间原子噪声涨落和量子简并度之间的关系,并在实验上观察到了泡利排斥对量子简并费米气体密度涨落的有效抑制作用,实现了约 20万个费米原子的亚泊松分布。文章结果可靠,技术要求难,研究结果可用于精确测量量子气体的温度及研究其他的重要物理问题,比如光晶格中的相变。


编辑推荐


开放式多通道多芯少模光纤表面等离子体共振生物传感器

肖士妍, 贾大功, 聂安然, 余辉, 吉喆, 张红霞, 刘铁根

物理学报. 2020, 69(13): 137802

基于多芯少模光纤结构特性提出了一种具有开放式感知通道的、多芯少模光纤表面等离子体共振生物传感器。建立了多芯少模光纤表面等离子体共振生物传感器的模型,利用有限元方法分析了纤芯气孔间距、膜层厚度、膜层材料以及不同传输模式对传感器性能的影响,并讨论了传感器多通道感知性能、仿真分析发现,纤芯气孔间距决定了倏逝波的耦合强度,材料特性和模式共同影响了表面等离子体共振峰的位置和灵敏度。经过计算可知:当单个凹槽传感通道上沉积100 nm铟锡氧化物薄膜,分析物折射率范围为1.33—1.39时,LP11ax模式对应的平均光谱灵敏度为12048 nm/RIU(其中RIU为折射率单位,即refractive index unit),最高灵敏度为20824.66 nm/RIU,最大折射率分辨率可达4.8 × 10-6 RIU;当光纤外围凹槽镀上不同厚度的金膜、银膜和铟锡氧化物膜时,既可以单独探测生物物质,也可以联合检测同一生物物质,实现了传感通道的控制灵活性和测试物质的多样性。


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图1  (a) FM-MCF SPR生物传感器的横截面;(b) FM-MCF横截面;(c) FEM网格划分。


同行评价

本文阐述了一种基于多芯少模光纤(FM-MCF)SPR传感器,其本质为六个“包层”纤芯组成了一个整体的大光纤。通过对每个纤芯中的包层空气孔腐蚀,实现每个纤芯导模和SPP模耦合产生SPR效应。从而,可以构成6个传感通道,通过对每个通道镀不同厚度、不同材料实现共振波段的分离,实现光谱不同波段复用多通道检测。该研究给出了详细的工艺路线制作光纤表面等离子体生物传感器,并研究了该多通道器件的传感性能,结果有较好的参考价值。


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钙钛矿太阳电池中的缓冲层研究进展

陈永亮, 唐亚文, 陈沛润, 张力, 刘琪, 赵颖, 黄茜, 张晓丹

物理学报. 2020, 69(13): 138401

基于钙钛矿材料优异的光电特性,钙钛矿太阳电池的转换效率迅速提高,但制约钙钛矿太阳电池性能的因素依然存在,例如:界面问题、稳定性问题等。通过在载流子传输层/电极及载流子传输层/光吸收层之间引入能带结构合适的缓冲层,可有效改善界面间的能带失配、载流子复合及化学反应等问题,进而提高钙钛矿电池中的电荷分离及收集效率,实现界面及稳定性问题的有效改善。本文总结了当前钙钛矿太阳电池中引入的缓冲层材料,全面分析了不同缓冲层材料钝化空穴传输层/阳极、电子传输层/阴极、空穴传输层/吸收层及电子传输层/吸收层间界面的机理,对比了不同缓冲层材料对电池性能的影响,总结了缓冲层材料在钙钛矿电池中的作用,最后指出了钙钛矿电池中各界面缓冲层材料的研究趋势及发展方向。


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图1  空穴传输层与阳极之间的缓冲层能级图。


同行评价

该文综述内容是当前太阳能电池领域的热点问题,对于相关领域的研究具有一定的指导意义。


《物理学报》2020年第13期全文链接:

http://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2020/13


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