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物理师范论文——发光二极管伏安特性的研究概要

摘要 (2) 关键词 (2) 一引言 (3) 二实验原理 (4) 2.1发光二极管的基本工作原理 (4) 2.2伏安特性 (5) 三实验部分 (7) 3.1实验装置 (7) 3.2实验内容 (7) 3.2.1发光二极管伏安特性的测量 (7) 3.2.2. 开启电压法测波长由开启电压 (7) 3.2.3注意事项 (8) 3.3实验数据记录与处理 (8) 3.4实验结论 (14) 四结束语 (15) 五实验心得 (16) 参考文献 (17) 致谢 (18)

摘要 本文主要测量红光，白光，蓝光，绿光和黄光五种发光二极管的正向伏安特性可使我们深入理解发光二极管的发光原理、特性及其测量方法。通常以电压为横坐标、电流为纵坐标，画出该元件电流和电压的关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。 Abstract In this paper, measure the red, white, blue, green and yellow, five light-emitting diode forward voltage characteristics allows us to understand the light-emitting diode light-emitting principle, characteristics and measurement methods. Usually abscissa voltage, current vertical axis, draw the curve of the components of current and voltage, known as the volt-ampere characteristic curve of the component. 关键词 发光二极管伏安特性电流源法 Keyword Light-emitting diodes Volt-ampere characteristic Current source method

钙钛矿太阳能电池的光物理原理

钙钛矿太阳能电池的光物理原理 钙钛矿太阳能电池的光物理 溶液制备法制备的有机-无机杂化钙钛矿型太阳能电池，是光伏领域的一种新型太阳能电池新型材料，其光电转换效率已经超过17%，并且在该领域产生了巨大影响。这篇文章中，在这类新的光伏材料中，关于载流子动力学和电荷转移机制中的光物理和新的发现，进行了检验和提炼。一些开放性物理问题也将被讨论。 关键词：甲基氨碘化铅，钙钛矿型太阳能电池，光物理，瞬态吸收光谱，电荷动力学，电荷转移机制 有机无机杂化钙钛矿型太阳能电池（或简单的钙钛矿型太阳能电池）是在低成本光电池的研究中的最主要的突破。在这大约5年的期间里，这些溶液加工制备的太阳能电池成为第三代太阳能电池的先驱，比如有机太阳能电池，染料敏化太阳能电池，量子点太阳能电池。尽管，在最近举行的材料研究学会2014春季会议报告中声称，电池的转化效率已经达到了19.3%，但是到目前为止，能够证明确定的记录是17.9%，而在2009年，这个记录只有3.8%。相比较而言，染料敏化太阳能电池需要二十多年的研究才超过10%的转化效率。尽管在器件性能的显著增加，但钙钛矿型太阳能电池中的光物理机制仍然是不明确的。在本文中，我将首先简要地回顾了目前的钙钛矿型太阳能电池领域的进展，然后追踪一下光物理研究的发展。我还会强调一下钙钛矿中电子和空穴的扩散长度，CH3NH3PbI3的热空穴冷却动力学 和放大自发辐射的发现。最后，在这些材料中，一些关于光物理的问题也会进行讨论。 2.有机无机钙钛矿太阳能电池 2.1 三维的有机无机钙钛矿电池的结构 钙钛矿是一般化学式为AMX3 化合物的总称。A阳离子在立方晶胞的8个角上，M阳离子被6个X阴离子包围，位于[PbI6]4- 八面体的中心。如图1，CH3NH3PbI3情况。尽管钛酸钙的通用名称有着相同的“钙钛矿”标签，但有机无机钙钛矿材料与他们同名仅仅是因为他们的结构。在纳米科学发展的19世纪80年代，这类杂化材料能够形成三维（3D）到零维（0-D）与[PbI6]4- 八面体单元的类似物，直到把晶胞已作为广泛应用在半导体介观量子限制效应模型而深入研究。CH3NH3PbX3 （其中x是Cl，Br，I）是广泛调查的光伏材料的选择，这个材料由3D八面体网状结构形成。 2.2该领域和基本器件结构的概述

(完整word版)量子点LED

量子点LED专题报告 一、什么是量子点LED？ 量子点LED是把有机材料或者LED芯片和高效发光无机纳米晶体结合在一起而产生的具有新型结构的量子点有机发光器件。相对于传统的有机荧光粉，量子点具有发光波长可调（可覆盖可见和近红外波段）、荧光量子效率高（可大于90%）、颗粒尺寸小、色彩饱和度高、可 低价溶液加工、稳定性高等优点，尤其值得注意的是高色纯度的发光使得其色域已经可以超过HDTV标准色三角。因此基于量子点的发 光二极管，有望应用于下一代平板显示和照明。

表征量子点的光电参数: 1、光致发光谱（PL谱）：光致发光谱反映的是发射光波长与发光强度的关系。从PL谱上可以得到发光颜色的单色性、复合发光的机制、量子点的颗粒尺寸大小及分布均匀性、本征发射峰波长等基本光学信息。量子点光致发光谱的半高宽越窄，说明量子点的发光单色性越好，器件的缺陷和杂质复合发光越少。 2、紫外可见吸收谱：量子点的紫外可见吸收谱反映的是量子点对不同波长光的吸收程度，从谱中吸收峰的位置可计算出量子点的禁带宽度。量子点吸收谱的第一吸收峰与光致发光谱的发射峰的偏移是斯托

克斯位移，斯托克斯位移越大，量子点的自吸收越弱，量子点的荧光强度越高。 3、光致发光量子产率：量子点溶液的光致发光量子产率是通过与标准荧光物质（一般用罗丹明6G）的荧光强度对比而测出。量子点高的量子产率能有效提升器件的发光效率，但纯核量子点沉积成薄膜后量子产率将比在溶液中的量子产率下降1到2个数量级。量子点也存在荧光自淬灭现象，这是由存在于不均匀尺寸分布的量子点中的激子通过福斯特能量转移到非发光点进行非辐射复合所引起。 二、量子点LED在照明显示中的应用方案 量子点的发射峰窄、发光波长可调、荧光效率高、色彩饱和度好，非常适合用于显示器件的发光材料。量子点LED在照明显示领域中的应用方案主要包括两个方面：a、基于量子点光致发光特性的量子点背光源技术（QD-BLU，即光致量子点白光LED）；b、基于量子点电致发光特性的量子点发光二极管技术（QLED）。

浅谈钙钛矿太阳能电池技术与发展

浅谈钙钛矿太阳能电池技术与进展 全华锋BY619102 摘要：基于钙钛矿材料(CH3NH3PbI)制备的太阳能电池的效率由2009年的3.8%增长到了目前的20.2%，因为其较高的光吸收系数，较低的成本以及易于制备等优势引起了广泛的关注。钙钛矿材料不仅可以作为光吸收层，还可以作为电子传输层(ETM)和空穴传输层(HTM)，由此可以制备不同结构的钙钛矿太阳电池：介孔结构、介观超结构、平面结构和有机结构等。除此之外，钙钛矿材料的制备方法的多样性也使其更具吸引力，目前已有一步溶液法、两步连续沉积法、双源共蒸发法和溶液—气相沉积法。本文主要介绍钙钛矿太阳电池的发展历程、工作原理、薄膜的制备方法以及各层的作用，最后对钙钛矿太阳电池面临的问题和发展前景进行介绍。 关键词：钙钛矿材料；太阳电池；光吸收层 1.钙钛矿太阳电池的发展历程 随着人类社会的不断发展与进步，由工业发展带来的能源和环境问题日益明显，化石燃料（石油、煤炭、天然气等）的有限储量及其燃烧带来的全球变暖问题使人们不得不去寻找和开发环保且可再生的新型能源。太阳能来源丰富，取之不尽，用之不竭，而且太阳能绿色环保无污染，是未来有希望获得大规模应用的新能源之一，受到国际社会的广泛关注与研究。将太阳能转换为电能的重要器件之一就是太阳电池。 2009年，日本人Kojim等首先将有机-无机杂化的钙钛矿材料应用到量子点敏化太阳电池中，制备出第一块钙钛矿太阳电池，并实现了 3.8%的效率。但这种钙钛矿材料在液态电介质中很容易溶解，该电池仅仅存在了几分钟级宣告失败，随后，Park等人于2011年将CH3NH3PbI纳米晶粒改为2-3nm，效率达到了6.5%。由于仍然采用液态电解质，仅仅经过10min，电池效率就衰减了80%。为解决钙钛矿的稳定性问题，2012年Kim等人将一种固态空穴传输材料(spiro-OMeTAD)引入到钙钛矿太阳电池中，制备出第一块全固态钙钛矿太阳电池，电池效率达到了9.7%。即使未经封装，电池在经过500小时后，效率衰减很小。空穴传输层(HTM)的使用，初步解决了液态电解质钙钛矿太阳电池不稳定和封装困难的问题。随后Snaith等首次将Cl元素引入到钙钛矿中，并使用Al2O3代替TiO2,证明钙钛

发光二极管(LED)行业深度研究报告

发光二极管（LED）行业深度研究报告

目录 核心观点 (3) 一、LED概述 (4) （一）LED基本原理 (4) （二）LED的应用领域 (4) （三）LED产业链 (6) 二、全球LED产业状况 (9) （一）全球LED产业概况 (9) （三）全球LED价格走向 (10) （四）全球LED厂商分布 (12) （五）全球LED专利竞争 (16) （六）全球照明节能政策 (16) 三、国内LED产业状况 (19) （一）国内LED产业发展现状 (19) （二）国内LED产业地区分布 (20) （三）国内LED重点厂商情况 (21) （四）国内LED技术发展现状 (23) （五）国内LED未来产能预测 (24) 四、LED上游硅材料市场分析 (28) （一）全球硅材料生产供应情况 (28) （二）国内硅材料生产供应情况 (28) （三）单晶硅价格走势分析 (30) 五、LED下游市场需求分析 (31) （一）背光源市场 (31) （二）照明市场 (34) （三）景观照明 (36) （四）汽车车灯 (37) 六、LED行业发展前景展望 (38) （一）国家相关产业政策 (38) （二）发展有利和不利因素 (38) （三）行业未来发展前景 (39) 附件1：国内值得关注企业 (40)

核心观点 1、LED是半导体二极管的一种，它能将电能转化为光能，发出黄、绿、蓝等各种颜色的可见光及红外和紫外不可见光。与小白炽灯泡及氖灯相比，它具有工作电压和电流低、可靠性高、寿命长且可方便调节发光亮度等优点。 2、LED产业链从上游到下游行业的进入门槛逐步降低。上游为单晶片及其外延，中游为LED芯片加工，下游为封装测试以及应用。其中，上游和中游技术含量较高，资本投入密度大，为国际竞争最激烈、经营风险最大领域。在LED 产业链中，LED外延片与芯片约占行业70%利润，LED封装约占10~20%，而LED 应用大概也占10~20%。 3、在全球能源危机、环保要求不断提高情况下，寿命长、节能、安全、绿色环保、色彩丰富、微型化的半导体LED照明已被世界公认为一种节能环保的只要途径。半导体灯采用发光二极管作为新光源，同样亮度下，耗电仅为普通白帜灯的1/10，使用寿命可以延长100倍。2007 年全球LED市场总额超过60亿美元，较上年增长大约13.7%，2006 年到2012 年间，LED 全球市场的年复合增长率将达14.6%。其中增长的主要部分是超高亮度和高亮度LEDs。 4、全球LED 产业主要分布在日本、中国台湾地区、欧美、韩国和中国大陆等国家与地区。其中日本约占据50%的份额，是全球LED 产业最大生产国。日本的日亚化学是全球最大的高亮度LED 供货商，丰田合成是全球第四、日本第二大高亮度LED 生产厂商。欧美地区的欧司朗（Osram Opto）为全球第二大也是欧洲最大高亮度LED厂商。我国台湾地区产值第二。由于台湾是全球消费电子产品生产基地，其LED 业以可见光LED 为主，目前是全球第一大下游封装及中游芯片生产地。 5、我国经过30 多年发展，我国LED 产业已初步形成较为完整的产业链，涵盖了LED 衬底、外延片、芯片封装及应用的各个环节。目前国内现有LED企业600多家，企业主要集中在下游封装和应用领域，外延和芯片环节发展相对滞后。国内从事LED 外延片生产的企业仅10 家左右，而从事LED 芯片生产的厂商也不多，产能集中度较高。 6、随着发光效率、应用技术的不断提升，LED的应用已经从最初的指示灯应用转向更具发展潜力的显示屏，景观照明、背光源、汽车车灯、交通灯、照明等领域，LED应用正呈现出多样化发展趋势。2006-2010年显示用LED销售额平均复合增长率为19.2%，景观照明销售额年均复合增长率将达到37.2%，LCD背光源用LED销售额年均复合增长率将达到31.5%。 7、国内LED 企业机遇挑战并存：2010 年LED 行业许多专利将逐渐到期，国内企业有望突破欧美日本巨头的知识产权枷锁，利用国内庞大的市场基础和丰富的劳动力资源，在全球LED 产业占据一席之地。 8、发展LED 产业符合我国倡导节能减排政策，“十一五”规划中国家将绿色照明列于十大节能工程首位。

(完整版)钙钛矿太阳能电池研究综述

钙钛矿太阳能电池 引言 21世纪以来，人口急剧增长，能源和环境问题日益明显。目前，人们主要消耗的是不可再生能源，例如煤、天然气、石油等化石燃料。而未来人类还需大量的能源，故人类正在积极开发新能源。 而太阳能具有清洁、无污染、分布广并且能量充分，是目前广大科研人员的研究重点。而光伏为开发太阳能的主要对象，主要其具有安全、清洁、成本低廉等优点。目前，市场上主要为第一代硅基太阳能电池，大约占了90%，其余的约10%被CdTe和GIGS为代表的第二代薄膜太阳能电池所占据。然而，硅基太阳能电池在原材料和制造上，其成本都比较高，工艺较复杂。因此，人们正在努力开发高效率、低成本的新型太阳能电池。如钙钛矿太阳能电池[1]。 近年来，钙钛矿太阳能电池由于光电效率高，工艺简单等一些优异性能而受到人们的广泛关注。现如今广大研究人员正在大力研究，开发钙钛矿太阳能电池，其光电转化效率正在不断突破、提高，有可能达到甚至超过单晶硅太阳电池（25.6%）的水平。其中钙钛矿太阳能电池的光电转化效率被证实已达到了20. 1%[2]，这项重大的成就于2013 年度，成功被Science 评选为十大科学突破之一[3]。 一钙钛矿太阳能电池的发展历程 人们从十年以前就开始研究钙钛矿型结构化合物，刚开始由于其具有优异的光子传导性以及半导体特性，而被应用于薄膜晶体管和有机发光二极管中。[4] 2009 年，Miyasaka 等[5]首先制得钙钛矿结构的太阳能电池，它主要是以 CH3NH3PbBr 3和CH 3 NH 3 PbI 3 为光敏化剂。这成功地跨出了钙钛矿太阳能电池发展的 第一步，也为钙钛矿太阳能电池发展奠定了重要的基础。 2011年，Park 等[6]以CH 3NH 3 PbI 3 为光敏化剂，通过改善工艺及优化原料组 分比，成功制备了光电转化效率为6. 54%的钙钛矿太阳能电池，其结构和性能得到了一定的提升。

半导体量子点发光

. 半导体量子点发光 一、半导体量子点的定义 当半导体的三维尺寸都小于或接近其相应物质体相材料激子的玻尔半径（约5.3nm）时，称为半导体量子点。 二、半导体量子点的原理 在光照下，半导体中的电子吸收一定能量的光子而被激发，处于激发态的电子向较低能 级跃迁，以光福射的形式释放出能量。大多数情况下，半导体的光学跃迁发生在带边，也就是说光学跃迁通常发生在价带顶和导带底附近。半导体的能带结构可以用图的简化模型来表 示。如图所示，直接带隙是指价带顶的能量位置和导带底的能量位置同处于一个K 空间，间接带隙是指价带顶位置与导带底位置的K 空间位置不同。电子从高能级向低能级跃迁，伴随着发射光子，这是半导体的发光现象。

. 对于半导体量子点，电子吸收光子而发生跃迁，电子越过禁带跃迁入空的导带，而在原来的价带中留下一个空穴，形成电子空穴对（即激子），由于量子点在三维度上对激子施加 量子限制，激子只能在三维势垒限定的势盒中运动，这样在量子点中，激子的运动完全量子 化了，只能取分立的束缚能态。激子通过不同的方式复合，从而导致发光现象。原理示意图，如图所示，激子的复合途径主要有三种形式。 (1)电子和空穴直接复合 ,产生激子态发光。由于量子尺寸效应的作用 ,所产生的发射光的波长随着颗粒尺寸的减小而蓝移。 (2)通过表面缺陷态间接复合发光。在纳米颗粒的表面存在着许多悬挂键,从而形成了许多表面缺陷态。当半导体量子点材料受光的激发后,光生载流子以极快的速度受限于表面缺 陷态而产生表面态发光。量子点的表面越完整,表面对载流子的捕获能力就越弱,从而使得表面态的发光就越弱。 (3)通过杂质能级复合发光。杂质能级发光是由于表面分子与外界分子发生化学反应生 成其它杂质，这些杂质很容易俘获导带中的电子形成杂质能级发光。 以上三种情况的发光是相互竞争的。如果量子点的表面存在着许多缺陷,对电子和空穴的俘获能力很强,电子和空穴一旦产生就被俘获,使得它们直接复合的几率很小,从而使得激子态的发光就很弱,甚至可以观察不到,而只有表面缺陷态的发光。 为了消除由于表面缺陷引起的缺陷态发光而得到激子态的发光,常常设法制备表面完整 的量子点或者通过对量子点的表面进行修饰来减少其表面缺陷,从而使电子和空穴能够有效 地直接复合发光。

发光二极管及热敏电阻的伏安特性研究

非线性电阻特性研究(一) 【实验目的】 （1）了解并掌握基本电学仪器的使用。 （2）学习电学实验规程，掌握回路接线方法。 （3）学习测量条件的选择及系统误差的修正。 （4）探究发光二极管和热敏电阻在常温下的伏安特性曲线。 【实验仪器】 发光二极管（BT102）热敏电阻（根据实验室情况选择）滑动变阻器（0~100 Ω）定值电阻（400Ω）毫安表（0~50mA）微安表(0~50μA) 电压表（0~3v 0~6v）电源（10v）导线等 【实验原理】 （1）当一个元件两端加上电压，元件内有电流通过时，电压与电流之比称为该元件的电阻R（R=U/I）。若一个元件两端的电压与通过它的电流成比例，则伏安特性曲线为一条直线，这类元件称为线性元件。若元件两端的电压与通过它的电流不成比例，则伏安特性曲线不再是直线，而是一条曲线，这类元件称为非线性元件。 一般金属导体的电阻是线性电阻，它与外加电压的大小和方向无关，其伏安特性是一条直线（见图b）。从图上看出，直线通过一、三象限。它表明，当调换电阻两端电压的极性时，电流也换向，而电阻始终为一定值，等于直线斜率的倒数。 常用的晶体二极管是非线性电阻，其电阻值不仅与外加电压的大小有关，而且还与方向有关。 LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它属于固态光源，其基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用（如图一）。 常规的发光二极管芯片的结构如图二所示，主要分为衬底，外延层（图2中的N型氮化镓，铝镓铟磷有源区和P型氮化镓），透明接触层，P型与N型电极、钝化层几部分。 图3 发光二极管的工作原理 ） ） ）电 子 的 电 势 能 电 子 的 电 势 能

量子点发光材料综述

量子点发光材料综述 1.量子点简介 1.1量子点的概述 量子点(quantum dot, QD)是一种细化的纳米材料。纳米材料是指某一个维度上的尺寸小于100nm的材料，而量子点则是要求材料的尺寸在3个维度都要小于100nm[1]。更进一步的规定指出，量子点的半径必须要小于其对应体材料的激子波尔半径，其尺寸通常在1-10nm左右[2]。由于量子点半径小于对应体材料的激子波尔半径，量子点能表现出明显的量子点限域效应，此时载流子在三个方向上的运动受势垒约束，这种约束主要是由静电势、材料界面、半导体表面的作用或是三者的综合作用造成的。量子点中的电子和空穴被限域，使得连续的能带变成具有分子特性的分离能级结构[1]。这种分离结构使得量子点有了异于体材料的多种特性以及在多个领域里的特殊应用。 1.2量子点的特性 由于量子点中载流子运动受限，使得半导体的能带结构变成了具有分子原子特性的分离能级结构，表现出与对应体材料完全不同的光电特性。 1.2.1 量子尺寸效应 纳米粒子中的载流子运动由于受到空间的限制，能量发生量子化，连续能带变为分立的能级结构，带隙展宽，从而导致纳米颗粒的吸收和荧光光谱发生变化[3]。这种现象就是典型的量子尺寸效应。研究表明，随着量子点尺寸的缩小，其荧光将会发生蓝移，且尺寸越小效果越显著[4]。 1.2.2 表面效应 纳米颗粒的比表面积为A m=S V =4πR2 4 3 πR3 =3 R ，也就是说量子点比表面积随着颗 粒半径的减小而增大。量子点尺寸很小，拥有极大的比表面积，其性质很大程度上由其表面原子决定。当其表面拥有很大悬挂键或缺陷时，会对量子点的光学性质产生极大影响[5]。 1.2.3 量子隧道效应 量子隧道效应是基本的量子现象之一。简单来说，即当微观粒子(例如电子等)能量小于势垒高度时，该微观粒子仍然能越过势垒。当多个量子点形成有序阵列，载流子共同越过多个势垒时，在宏观上表现为导通状态。因此这种现象又

发光二极管光通量的测定及研究(精)

发光二极管光通量的测定及研究 发光二极管光通量的测定及研究 上海时代之光 二,LED光通量的积分球相对法测量研究 LED光通量的积分球测量系统连接如图所示. 测量前的准备: 1, 依照被测LED功率的不同,我们选用不同直径的LED测量专用积分球. 2, 采用恒定直流源作为 实验1 温度对LED光通量输出的影响 下表为采用我们的积分球系统测量所得到的某一350mA LED光通量随着LED点 亮后温度 的升高而变化的数据. 记录温度(℃) 光通量(lm) 1 25 41.9 2 25 41.9 3 25 40.9 4 26 41.8 5 28 39.9 6 30 38.2 7 30 38.4 8 31 38.0 9 31 37.8 10 32 38.0 11 32 37.3 12 35 37.4 13 35 37.1 14 38 36.7 15 38 36.2 16 39 36.4 17 40 36.7 18 40 36.2 19 42 35.8 20 42 36.1 21 42 35.5 22 42 35.8 23 42 36.0 *说明:上表中的温度指的是LED光出射方向中心表面封装处的温度. 上表相应的350m A LED 温度—光通量关系变化趋势经过直线拟合后绘制如下: 从图中我们可以看到,被测LED光通量大小随封装表面温度的升高出现了下降的 情况.

而从我们其他LED相关试验的结果来看,都呈现出了光通量与温度相反方向的变化关系,只 是随着被测LED的功率不同,功率大的LED光通量变化明显一些,功率较小的LED光通量变 化相对小些. LED环氧树脂封装表面温度,作为表征LED内部P-N结温度的外部表现,从被测LED点 燃开始的温度升高过程中,该LED光通量的输出也发生了或多或少,但相对明显的降低,LED 内部P-N温度的升高导致了LED光通量输出的减少. Lamina公司也曾做过其产品BL-4000 白色LED光通量输出跟节点温度之间变化关系的 相关研究. 发现其产品BL-4000 白色LED的光输出会随着节点温度的升高而降低,同时发现这种 效果在580nm到780nm之间的范围内会更加明显.所以,对于大功率LED产品来说,为了保 证其有最大(或最佳)的光输出,必须要有最优化的散热设计,尽可能地把LED内部P-N 节点温度保持在较低的状态. 较长时间点亮后的LED,其内部P-N节点温度达到一个相对的稳定;而这个稳定温度无 疑正受着环境温度等的影响.通过本实验,要说明的是:LED作为一个受测量环境影响比较 明显的光源,我们在进行LED相关参数包括光通量等的测量时,必须要有统一并严格保持这 一恒定的环境温度,否则测量结果里就可能存在着比较明显的偏差. 同时,LED测量专用积分球内部空间相对狭小,由于被测LED长时间的点亮很可能就会 造成积分球内部温度的升高.所以,对于LED这种对温度相当敏感的光源来说,更不能在封 闭的积分球内进行长时间的点亮测量.这些都是LED光通量测量结果产生偏差的原因. 实验2 LED放置方向对其总光通量测量结果的影响 积分球放置:探测器所在窗口在测量者所面对积分球的正背面. 定义LED的放置方向: 上:LED机械轴垂直,LED光出射方向向上. 左:LED光出射方向向左. 右:LED光出射方向向右. 前:LED光出射方向向观察者方向. 后:LED光出射方向背观察者方向,向挡屏方向.

半导体量子点及其应用概述_李世国答辩

科技信息2011年第29期 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 0引言 近年来半导体材料科学主要朝两个方向发展:一方面是不断探索扩展新的半导体材料,即所谓材料工程;另一方面是逐步从高维到低维深入研究己知半导体材料体系,这就是能带工程。半导体量子点就是通过改变其尺寸实现能级的改变,达到应用的目的,这就是半导体量子点能带工程。半导体量子点是由少量原子组成的准零维纳米量子结构,原子数目通常在几个到几百个之间,三个维度的尺寸都小于100纳米。载流子在量子点的三个维度上运动受尺寸效应限制,量子效应非常显著。在量子点中,由于量子限制效应作用,其载流子的能级类似原子有不连续的能级结构,所以量子点又叫人造原子。由于特殊能级结构,使得量子点表现出独特的物理性质,如量子尺寸效应、量子遂穿效应、库仑阻塞效应、表面量子效应、量子干涉效应、多体相关和非线性光学效应等,它对于基础物理研究和新型电子和光电器件都有很重要的意义,量子点材料生长和器件应用研究一直是科学界的热点之一[1]。 1量子点制备方法 目前对量子点的制备有很多方法,主要有外延技术生长法、溶胶-凝胶法(Sol-gel 和化学腐蚀法等,下面简单介绍这几种制备方法: 1.1外延技术法 外延技术法制备半导体量子点,主要是利用当前先进的分子束外延(MBE、金属有机物分子束外延(MOCVD和化学束外延(CBE等技术通过自组装生长机理,在特定的生长条件下,在晶格失配的半导体衬底上通过异质外延来实现半导体量子点的生长,在异质外延外延中,当外延材料的生长达到一定厚度后,为了释放外延材料晶格失配产生的应力能,外延材料就会形成半导体量子点,其大小跟材料的晶格失配度、外延过程中的条件控制有很大的关系,外延技术这是目前获得高质量半导体量子点比较普遍的方法,缺点是对半导体量子点的生长都是在高真空或超高真空下进行,使得材料生长成本非常高。1.2胶体法

钙钛矿太阳能电池的研究进展

钙钛矿太阳能电池的研究进展 人们对太阳能这一新型能源认识的不断加深，促使以太阳能作为主要能源的各类产品得以广泛应用和发展，其中，钙钛矿太阳能电池则是人们对太阳能这一新型能源不断研究的产物。为了进一步提高人们对钙钛矿太阳能的认识，文章通过对钙钛矿太阳能中的钙钛矿材料进行阐述，进而对钙钛矿太阳能电池中作为重要的部分，即光吸收层的制备方法和钙钛矿太阳能电池的结构方面的研究作出了系统的说明和分析。 标签：钙钛矿；光吸收层；太阳能电池 前言 长期以来，低成本且高转化率的光伏器件一直是光伏器件领域研究的重要方向，自2009年钙钛矿太阳能电池产生后，钙钛矿太阳能电池得到了国际学术界的高度认可和重视。作为一种新型的太阳能电池，钙钛矿太阳能电池无论在其吸光材料还是内部结构方面均具有良好的优势。基于此，加强对钙钛矿太阳能电池光吸收层以及器件结构的研究，无疑成为了理论界和学术界需要共同开展的关键工作。 1 钙钛矿材料概述 对钙钛矿太阳能电池的光吸收层进行分析可知，其实质上是一种有机—无机的杂化材料，其化学式为CH3NH3PbX3，此材料的晶胞结构为典型的钙钛矿晶体结构，其中，PbX6形成八面体，且相互接触沟通构成具有三维结构的框架，而CH3NH3+则被嵌入其内。由于钙钛矿太阳能电池的光吸收层具有电致发光与光致发光的特性，不仅具有直接带隙和较高的光吸收系数，而且还具有良好的截流子输运性能和較高的缺陷容忍度。还需说明的是，钙钛矿光吸收层的禁带宽度同AM1.5光照下的最佳带隙值，即1.4eV极为接近，但却比Br和Cl的含I（碘）的钙钛矿材料在水蒸气条件中更易分解，故在制备过程中可借助Br和Cl元素取代部分CH3NH3PbX3能够提高其抗分解的能力[1]。 2 钙钛矿太阳能电池光吸收层制备方法 就现阶段而言，钙钛矿太阳能电池的高质量光吸收层的制备方法主要以溶液法和共蒸发法为主。 2.1 基于单步法与两步法的溶液法 溶液法主要包括了单步法和两步法两种。其中，单步法通常以一定的化学计量比将CH3NH3X以及PbX2共同溶解在溶剂（N-二甲基甲酰胺）当中从而构成前驱体溶液，而后，将此前驱体溶液直接旋涂在TiO2上，并将其置于100℃的N2手套箱内进行干燥。在整个干燥过程中，前驱体溶液中的发生CH3NH3X与

碳量子点的制备及其在发光二极管中的应用

第43卷第7期2015年7月 硅酸盐学报Vol. 43，No. 7 July，2015 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY https://www.360docs.net/doc/4a15439761.html, DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2015.07.03 碳量子点的制备及其在发光二极管中的应用 马莉，裴浪，梁晓娟，向卫东 (温州大学化学与材料工程学院，浙江温州 325035) 摘要：碳量子点是纳米材料领域一个备受关注的荧光纳米材料，仅近几年里，基于碳量子点的研究，在制备和应用方面均取得了许多突破性的进展。本文简述了碳量子点的优异特性及其合成方法，重点概述了碳量子点的修饰、复合材料的制备以及在发光二极管(LED)应用方面的最新研究进展。以期为碳量子点的发展应用提供思路和参考。 关键词：碳量子点；荧光纳米材料；制备；发光二极管；修饰 中图分类号：TB383 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2015)07–0858–09 网络出版时间：2015–05–27 18:47:31 网络出版地址：https://www.360docs.net/doc/4a15439761.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20150527.1847.020.html Synthesis and Application in LED of Carbon Quantum Dots MA Li, PEI Lang, LIANG Xiaojuan, XIANG Weidong (College of Chemistry and Materials Engineering, Wenzhou University, Wenzhou 325035, Zhejiang, China) Abstract: Carbon quantum dots have attracted much recent attention among the nano-materials family. Recent development on the synthesis and applications of carbon quantum dots materials was reviewed. The superiority and synthesis methods of carbon quantum dots were introduced, and the modification, preparation of composites and application in light emitting diode (LED) of carbon quantum dots were summarized. This review could provide the corresponding information on the future development of carbon quantum dots. Key words: carbon quantum dots; fluorescence nano-material; synthesis; light emitting diode; modification 碳纳米材料家族的新秀——碳量子点(carbon quantum dots, CDs)是一类由碳、氢、氧、氮等元素组成，以sp2杂化碳为主的表面带有大量含氧基团，且颗粒尺寸小于10 nm的准球型碳纳米粒子[1]。除了具有高的载流子迁移率、良好的热学和化学稳定性以及环境友好性、价格低廉等[2?3]无可比拟的优势，与传统半导体量子点材料相比，CDs材料耐光漂白[3?4]、易于功能化[5]、低毒性、反应条件温和[6?7]，而且还拥有激发波长和发射波长范围可调、双光子吸收截面大、光稳定性好、无光闪烁、荧光强度高、在近红外光激发下可发射近红外荧光等独特的性质[8?11]。因此，CDs在生命科学[12]、环境检测[13]、光电器件[14]、光催化[15?16]等各个领域具有前所未有的应用前景。近10年中，作为碳家族材料中一类崭新的明星材料，CDs已经逐渐成为研究者关注的热点，在制备和应用方面均取得了许多突破性的进展。 作为纳米材料领域一个备受关注的发光材料，CDs具备优越的发光性能，主要体现在光致发光和电致发光两方面，其中光致发光是CDs最突出的发光性能[3]，因此，CDs也常被称作荧光碳。值得一提的是，中国科学院理化技术研究所与中国科学院长春应化研究所合作，制造了首个碳量子点发光器件[17] ，这是用荧光CDs制作白光器件的首次尝试，同时，该研究也首次证明了CDs可以作为新一类发光体用于构筑高性能白光发光二极管(LED)器件。 收稿日期：2014–12–31。修订日期：2015–03–07。 基金项目：国家自然科学基金项目(51472183，51272059)。第一作者：马莉(1990—)，女，硕士研究生。 通信作者：向卫东(1962—)，男，教授。Received date:2014–12–31. Revised date: 2015–03–07. First author: MA Li (1990–), female, Master candidate. E-mail: mali1002@https://www.360docs.net/doc/4a15439761.html, Corresponding author: XIANG Weidong (1962–), male. Professor. E-mail: xiangweidong001@https://www.360docs.net/doc/4a15439761.html,

国内外大功率发光二极管的研究发展动态

国内外大功率发光二极管的研究发展动态 电子信息科学与技术专业李江涛 指导教师邓德力 摘要：大功率LED广义上是指单颗LED光源功率大于0.35W，广泛应用于景象照明等场所。本文立足于对大功率LED光学性能的研究，简要介绍了外延材料、芯片及工艺等技术对LED成品的影响。通过对国内外外延结构和封装等方面的浅要分析，得出MOCVD和MBE两种技术在LED领域的应用使得各种复杂结构的生长成为可能，同时，LED技术指标的不断提高，提高了大功率LED 器件性能和应用产品可靠性。 关键词：大功率发光LED;光学性能;封装技术 The Research And Development Of The High Power Light Emitting Diode Student majoring in Electronic information science and technology Li Jiangtao Tutor Deng Deli

Abstract：The high power LED broadly refers to a single LED whose light sourc e power than 0.35 w, It’s widely used in Scene illumination and etc. Based on the study of the high power LED’s optical properties of, briefly introduces the influence of extension materials, chip and producing technology on the led products. Through the analysis of domestic and international extension structure and packaging, etc, draw the conclusion that the two technology of MOCVD and MBE are applied in the LED fields makes the growth of complex structure possible,at the same time, as the technical indexes LED rise ceaselessly, the performance and the application of high power LED have been improved. Key words：The high efficiency shines LED; Optical property; Encapsulation technology 引言：半导体照明是指用全固态发光器件作为光源的照明技术，包括使用半导体发光二极管(LED，Light Emitting Diode)或者有机半导体发光二极管(OLED，Organic Light Emitting

量子点发光材料综述

量子点 1.量子点简介 1.1量子点的概述 量子点(quantum dot, QD)是一种细化的纳米材料。纳米材料是指某一个维度上的尺寸小于100nm的材料，而量子点则是要求材料的尺寸在3个维度都要小于100nm[1]。更进一步的规定指出，量子点的半径必须要小于其对应体材料的激子波尔半径，其尺寸通常在1-10nm左右[2]。由于量子点半径小于对应体材料的激子波尔半径，量子点能表现出明显的量子点限域效应，此时载流子在三个方向上的运动受势垒约束，这种约束主要是由静电势、材料界面、半导体表面的作用或是三者的综合作用造成的。量子点中的电子和空穴被限域，使得连续的能带变成具有分子特性的分离能级结构[1]。这种分离结构使得量子点有了异于体材料的多种特性以及在多个领域里的特殊应用。 1.2量子点的特性 由于量子点中载流子运动受限，使得半导体的能带结构变成了具有分子原子特性的分离能级结构，表现出与对应体材料完全不同的光电特性。 1.2.1 量子尺寸效应 纳米粒子中的载流子运动由于受到空间的限制，能量发生量子化，连续能带变为分立的能级结构，带隙展宽，从而导致纳米颗粒的吸收和荧光光谱发生变化[3]。这种现象就是典型的量子尺寸效应。研究表明，随着量子点尺寸的缩小，其荧光将会发生蓝移，且尺寸越小效果越显著[4]。 1.2.2 表面效应 纳米颗粒的比表面积为，也就是说量子点比表面积随着颗 粒半径的减小而增大。量子点尺寸很小，拥有极大的比表面积，其性质很大程度上由其表面原子决定。当其表面拥有很大悬挂键或缺陷时，会对量子点的光学性质产生极大影响[5]。 1.2.3 量子隧道效应 量子隧道效应是基本的量子现象之一。简单来说，即当微观粒子(例如电子等)能量小于势垒高度时，该微观粒子仍然能越过势垒。当多个量子点形成有序阵列，载流子共同越过多个势垒时，在宏观上表现为导通状态。因此这种现象又

LED封装行业研究分析

L E D封装行业研究分析Prepared on 21 November 2021

2010-2015年中国LED封装行业研究分析 2006年封装产量达到660亿个，增长速度达到20%，产值达到148亿元。2007年产量达到820亿个，增长速度达到%，产值168亿元，2008年我国LED封装产值达到185亿元，较2007年的168亿元增长10%；产量则由2007年的820亿只增加15%，达到940亿只，其中高亮LED产值达到140亿元，占LED总销售额的76%。经历了多年的发展以后，中国LED封装产业已经进入了平稳发展阶段。未来随着经济的复苏及2010年世博会的召开，LED下游应用市场需求的增加，预计2009-2012年中国LED封装产量年均复合增长率将达到%，产值增长率将达到%。 各下游产业应用份额见下表： LED高端器件主要应用于LED显示屏、背光源、照明等领域。 显示屏：应用领域广泛，行业增长快速 中国LED显示屏产业起步于上世纪90年代初，发展迅速；进入21世纪以来，LED 显示屏产业面临良好的市场发展机遇；一方面，需求不断扩大，电子政务、政务公开、公众信息展示等需求旺盛；另一方面，技术的进步为LED显示屏产品市场扩展和开创新的应用领域提供了创新技术支持，再一方面，奥运会和世博会的契机，加快了该产业的发展。LED显示屏的最大特点其制造不受面积限制，可达几十甚至几百平方米以上，应用于室内/室外的各种公共场合显示文字、图形、图像、动画、视频图像等各种信息，具有较强的广告渲染力和震撼力。其高亮度、全彩化、便捷快速的错误侦查及LED亮度的自由调节是市场的发展趋势。 在背光源市场：应用渗透率迅速提高，呈爆炸式增长趋势 随着LEDNB及TV渗透率快速窜升，LED厂商在背光源的战场将从过去的小尺寸手机市场转向中大尺寸，LED产业势力版图也将在未来2到3年进行重组。2008年第4季，笔记本电脑（NB）用LED面板市占率为%，较2008第3季的%大幅增长一倍。2009年第1季LEDNB面板的出货渗透率，上涨%，跨越2成关卡，带动NB用LED产业快速成长。

钙钛矿太阳能电池材料的研究进展

第46卷第3期材料工程V。1.46 No.3 2018 年3月第 142 —150 页Journal of MaterialsEngmeering Mar. 2018 pp.142-150 钙钛矿太阳能电池材料的 研究进展 Research Progress on Materials for Perovskites Solar Cells 邱婷，苗晓亮，宋文佳，楼冬，张树芳 (南京理工大学材料科学与工程学院，南京210094) QIU Ting，MIAO Xiao-liang，SONG Wen-jia， LOU Dong,ZHANG Shu-fang (School of Materials Science and Engineering,Nanjing University of Science and Technology,Nanjing 210094, China) 摘要：钙钛矿太阳能电池的研究在近5年内迅速发展，已经成为非常有活力的研究领域，在较短的时间内电池的效率得 到了显著的提升。钙钛矿太阳能电池中钙钛矿材料的研究对于提高电池的效率有着重要的意义。本文综述了近年来在 钙钛矿层制备方法、新材料的合成等方面存在的主要问题和研究进展。对各种制备方法的特点及改进优化进行了详细 的介绍，并分析了新材料合成的必要性和所面临的问题。最后，指出了在降低钙钛矿毒性、大面积制备钙钛矿太阳能电 池，以及降低成本等方面的研究前景，为今后高效、稳定的钙钛矿太阳能电池的研究提供方向。 关键词：钙钛矿；太阳能电池；制备；薄膜 doi: 10.11868/-.issn.1001-4381. 2015. 001329 中图分类号：O475 文献标识码：A文章编号：1001-4381(2018)03-0142-09 Abstract：Perovskite solar cells(PSCs)have been developed rapidly as one of the most growing photovoltaic technologies in the last five years.The power conversion efficiency(PCE)of the solar cells has been unprecedentedly increased over the relatively short period.It is of great signii-cance to study the perovskite materials in this kind of solar cells for improving the efficiency.The most focused issues asw ell as themain progress in varied fabrication techniques and synthesis of new materials in recent years were reviewed in this paper.The characteristics and improvements of varied fabrication techniques are introduced in detail,the necessity and the problems facing for new materials synthesis were analyzed.Finally,a perspective view on reducing the toxicity of perovskite,preparing large-scale perovskite solar cells,and the cost reduction was given to p rovide the direction ture research of high-efficiency and stable perovskite solar cells. Key words：perovskite；solar cell；fabrication；thin film 近几十年来，随着工业发展和人口増长，全球能源 需求不断増加，特别是对传统能源，如石油、煤炭和天 然气的依赖仍在继续。到目前为止，超过80%的能源 消耗来自化石燃料，这导致了环境污染和气候变暖等 问题。更重要的是，化石燃料是不可再生能源，未来终 将耗尽。而现代社会的发展需要更多低污染、可持续 的能源。太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生 能源，同时也是清洁能源，在使用过程中不会产生任何 的环境污染。利用太阳能进行发电是近些年来发展最 快、最具活力的研究领域。人们已经研制和开发了各 种太阳能电池。目前，硅基太阳能电池，特别是单晶硅太阳能电池由于转化效率较高已经实现了商品化，并 在大规模应用和工业生产中占据主导地位，但由于其 高昂的材料价格以及繁琐的制备工艺，使得其成本居 高不下，而大幅度降低其成本又非常困难[1]。为此，发 展硅电池的替代产品是非常有必要的。在这种情况 下，成本相对较低的多晶硅薄膜太阳能电池和叠层（多结）非晶硅太阳能电池应用而生。但由于在多晶硅薄 膜电池的生产工艺中，需要高温、高真空的气相沉积过 程，成本仍然较高。对于成本更为低廉的非晶硅太阳 能电池来说，非晶硅大约1. 7e V的光学带隙只能利用 波长在730n m以下的太阳光辐射，明显减少了对近红