电子下注入口(电子注入材料)
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电子下注入口(电子注入材料)
大家好,今天小编来为大家解答以下的问题,关于电子下注入口(电子注入材料),电子注入层是什么这个很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!
电子注入层是一种在电子设备中应用的特殊结构层。
以下是关于电子注入层的详细解释:
一、基本定义
电子注入层是一种在半导体器件中引入的特殊构造,其主要功能是通过注入电子来调控电流或实现其他特定的电子学性能。这种注入层通常被设计在半导体材料的特定位置,用以改变半导体材料的导电性质。
二、电子注入层的原理
在电子设备中,电子注入层的工作原理通常与材料的能带结构有关。通过特定的技术手段,在半导体材料的特定区域引入额外的电子或空穴,从而改变材料的导电类型。这种变化使得设备在运行时能够更加高效地进行电荷传输。
三、电子注入层的应用
电子注入层在多种电子设备中有广泛应用。例如,在太阳能电池中,电子注入层可以帮助收集和传输太阳能产生的光生电子,从而提高太阳能电池的效率。此外,在有机发光二极管中,电子注入层也有助于提高电子的注入效率,进而提升显示设备的性能。
四、电子注入层的制造技术
制造电子注入层通常需要采用先进的薄膜沉积技术和材料科学。这个过程涉及到精确的化学控制和物理处理,以确保注入层的稳定性和性能。随着科技的发展,制造更为高效和稳定的电子注入层已成为半导体行业持续努力的目标之一。
总结来说,电子注入层是电子设备中一种重要的结构层,它通过调控电子的运动来提高设备的性能和效率。其原理与应用相当复杂,涉及到材料科学、物理和电子工程等多个领域的知识。
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内容预览:
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吃饭时,父母亲在餐桌……
有问题再找我
“导读”
研究报道了在金属-半导体异质结构中,从Au纳米粒子到p型GaN的价带中观察到的超快热空穴注入(t<200 fs)。这一现象揭示了Au费米能级以下热空穴的移除会改变热电子的热动力学行为,导致电子温度的最大值降低以及Au纳米颗粒的电子-声子耦合时间缩短。通过第一性原理计算,证实了调节金属的电子结构能够在与电子-电子散射相当的时间内,改变金纳米颗粒中热电子的弛豫动力学行为。该研究成果发表在《Nature Materials》期刊上,题为“Ultrafast hot-hole injection modifies hot-electron dynamics in Au/p-GaN heterostructures”。
“研究背景”
金属纳米结构在光吸收后会产生热电子和热空穴的非平衡分布,这一现象对于带隙以外的光电探测和光催化具有广阔的应用前景。热载流子光电探测器,包括热电子和热空穴探测器,能够利用这一分布进行探测。当前研究主要集中在热电子器件上,而热空穴探测器则通常具有较低的势垒,能够提供更宽的探测波段和更高的光电转换效率。载流子的动力学过程如图1所示。
图1.热空穴和热电子的能带示意图(ACS Omega 2019, 4, 6020−6027)
理解光吸收后的载流子动力学对于上述器件的实现至关重要。大量的光谱学研究表明,光激发后,金属费米能级以上和以下的热载流子的初始能量分布受入射光子能量和金属能带结构共同控制。然后,这些非热载流子通过电子-电子散射过程在超快速时间(t≈fs-ps)内迅速达到平衡,从而建立相对于金属晶格温度(Tl)较高的电子温度(Te)的分布。随后,激发的热载流子分布通过电子-声子耦合(t≈ps-ns)与其晶格实现平衡,这一过程如图2所示。
图2.金属纳米粒子的载流子动力学过程示意图。(Nat. Nano. 2015, 10, 25–34)
尽管对金属中热载流子动力学行为进行了广泛研究,但大多数报道都集中在孤立的胶体纳米颗粒上。热载流子光电器件的实现需要金属纳米结构与半导体接触,以促进载流子注入和在器件架构内的传输。热载流子收集通常通过与n型(p型)半导体迅速形成界面肖特基结来实现热电子(热空穴)的捕获。尽管设计了许多金属-半导体异质结构来实现热电子的收集,但很少有适用于热空穴捕获和转换的系统报道。最近的计算表明,金属纳米结构中光激发热电子的超快动力学对金属的电子结构高度敏感。然而,金属-半导体异质结构中热空穴的超快速动力学仍未知,因此需要进一步了解热空穴系统中的载流子动力学行为。
“研究成果”
研究观察到从Au纳米粒子到p-GaN的价带的超快速热空穴注入(t<200 fs),热空穴转移与热电子转移具有相似的时间尺度。实验和第一性原理计算之间的定量一致性表明,近90%的热空穴具有足够的能量以克服Au/ p-GaN界面上的肖特基势垒(ΦB= 1.1 eV)。这些观察结果表明,基于热空穴的光电子器件可以提供与基于热电子的系统相当的(即使无法超越)器件性能。特别是热空穴光电探测器,相对于热电子探测器,从金属纳米天线的热空穴注入明显更高效,并可以在较短的波长下提供更好的响应度。研究还证明,在与电子-电子散射相称的时间尺度上,从金费米能级以下选择性地提取热空穴会极大地改变热电子的弛豫动力学。研究结果表明,通过超快的从金属上收集热空穴,可以操纵金属纳米结构上热载流子的电子温度,从而控制光化学反应的选择性和金属纳米结构中热电子的能量分布。
“图文速览”
图3.金属纳米结构中热载流子的光激发。描述了在绝缘基底、n型半导体或p型半导体上的Au纳米粒子中光生热电子-空穴对的产生,以及基板的作用(灰色)防止或促进金属-半导体异质结处的热电子-空穴对的界面电荷分离。描述了导带、价带、带隙和费米能级的能量。在所有情况下,激发金属上热载流子的入射光子能量小于带隙。研究设计了瞬态吸收泵浦实验,使用530 nm泵浦波长在Au纳米粒子上产生热电子-空穴对,并在探测热动力学的同时向p型GaN注入热空穴。
图4. Au/ p-GaN异质结构中热空穴动力学的红外瞬态吸收光谱。描述了Au/ p-GaN异质结构(黑色曲线)和裸露的p-GaN衬底(灰色曲线)的吸收光谱,以及Au纳米颗粒在p-GaN载体上的SEM图像。展示了泵浦激光波长(绿色箭头)和超快瞬态上升和衰减过程(入射功率为500和750μW)。实验数据显示出仪器限制的上升时间小于200 fs。
图5.超快热空穴收集对金纳米粒子中热电子动力学的影响。描述了电子-声子耦合时间(τe-ph)值与Au/ p-GaN吸收能量密度(Uabs)的关系,以及Au/ p-GaN异质结构中热空穴动力学的红外瞬态吸收光谱。展示了激光激发后电子温度(Te)的时间演变,以及吸收能量密度(Uabs)与电子-声子耦合时间(τe-ph)的函数关系。插图展示了在不同泵浦波长处的实验数据。
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2025-05-10 02:27:06