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《由佩尔斯不稳定性驱动的电荷密度波在二维横向异质结构界面》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2018-10-31

  • 长期以来，在低维系统中观察到的电荷密度波(CDW)的起源一直是当代凝聚态物理学中激烈争论的话题。具体地说，一个简单且建立良好的模型，即佩尔斯不稳定性常常(但并不总是)被用来清楚地解释真实系统中的CDW状态。在这里，第一原理密度泛函理论计算被用来显示CDW的形成在一个一维的界面嵌入一个由蓝和黑磷组成的横向异质结构，即使在室温下。CDW的形成完全由佩尔斯机制解释，包括双周期晶格畸变能量降低和带隙开口。晶格畸变也大大改变了异质结构的带状排列。与一个独立的P链的比较表明，结构扭曲仅限于异质结构中的一个维度，排除了在两个维度上竞争的非佩尔型扭曲。此外，以石墨烯-六边形氮化硼异质结构为例，对其它横向异质结构也进行了类似的贝叶斯变形，这可能会促进不同二维体系的相关研究。这些发现不仅进一步揭示了佩尔斯机制，也对基于二维横向异质结构的器件具有重要的意义。

    ——文章发布于2018年10月29日

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  • 《氮化镓应变中的高载流子密度二维空穴气》
    • 来源专题：集成电路
    • 编译者：Lightfeng
    • 发布时间：2019-10-27
    • 美国康奈尔大学报道了氮化镓（GaN）中的高电导率二维空穴气（2DHG），可使用n和p沟道晶体管的节能互补组合来实现高压电路。 将p型晶体管与更常规和已开发的n型器件结合使用，可能会给使用更复杂电路的大功率开关带来一系列机遇，如5G蜂窝技术和节能电子产品。但是在宽带隙半导体中同时实现n型和p型非常困难。 当在氮化镓上生长氮化铝镓（AlGaN）时，康奈尔（Cornell）的2DHG利用常见的2D电子气（2DEG）类似的原理。此类2DEG是为无线网络功率放大器，功率开关和其他应用开发的高频，高功率和/或高压n沟道晶体管的基础。 2DEG是由于III型氮化物晶格结构的反转对称性破裂而形成的。对于AlGaN / GaN，电荷会在附近（主要在GaN缓冲器中）感应出2DEG。针对其2DHG，康奈尔在厚的松弛AlN缓冲层上假晶型生长GaN的薄应变层。预期在AlN上的应变GaN上电荷极化的对比度会产生5x1013 / cm2量级的负界面电荷，从而在附近产生补偿2DHG。材料之间的价带偏移应推动2DHG主要位于应变GaN层中。 实验中发现未掺杂的异质结构样品A（13nm / 400nm GaN / AlN）的迁移率在10K时并未饱和，研究人员建议可以达到200cm2 / V-s的值。 研究小组报告：这项工作中测得样品A的2DHG密度约为5x1013 / cm2，接近预期的极化差，并且远高于先前报道的氮化物半导体中的2DHG密度。同时，与窄带隙半导体相比，III族氮化物的“轻”和“重”空穴倾向于具有更高的有效质量，从而降低了迁移率。较大的带隙意味着可以通过栅极通过场效应有效地调制高2D空穴气体密度，因为半导体本质上能够承受更大的电场。基于极化的掺杂效应还有另一个优势，与更常见的镁掺杂p-GaN中掺杂剂浓度的波动相比，其均匀性低至原子级。
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  • 《高湿度下准二维钙钛矿太阳电池长期稳定性取得重要突破》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2018-07-24
    • 有机金属卤化物钙钛矿太阳电池是薄膜太阳电池的最新发展，短短几年，光电转换效率已经超过22%，备受瞩目，但其在湿度条件下的不稳定性限制其进一步发展，因此制备高效稳定的钙钛矿太阳电池是目前主要的研究方向。近期，由于高的湿度抵抗力，二维钙钛矿受到了广泛关注，但是其效率往往却比较低。 　　针对二维钙钛矿太阳电池稳定性好和效率低的矛盾问题，华北电力大学戴松元教授和中国科学院潘旭研究员基于苯甲胺、二甲胺、丙二胺、丁二胺的碘化铵盐制备了四种不同的准二维钙钛矿材料。实验结果显示四种准二维钙钛矿材料不仅具有很高的三维钙钛矿优越的晶体结构，同时，2D GIWAXS中出现的二维钙钛矿衍射峰，也证实了它们的准二维结构。由于结构的差异，使准二维钙钛矿表面形貌产生巨大变化，吸收和PL曲线表现出了不同程度的蓝移和吸收强度，随之而来的是光电转换效率会有所降低。然而，基于苯甲铵盐的准二维钙钛矿由于致密均匀的膜，较好的晶体结构和高的吸收强度等优点，克服了二维钙钛矿效率低的问题，效率高达17.40%，尤为突出，实现了稳定性和电池效率的双高。 　　 　　更为重要的是，湿度老化研究发现：由于二维钙钛矿的层状疏水性，放置在80%的高湿度下，四种准二维钙钛矿表现出不同的超高湿度稳定性。随后的研究表明：准二维钙钛矿材料的湿度稳定性与加入的铵盐疏水性密切相关，铵盐的疏水性越强获得的准二维钙钛矿就具有越高的抗湿度能力。此次研究中，苯甲铵盐具有最好的疏水性，因此得到的准二维钙钛矿材料具有最高的湿度稳定性，在500小时的80%高湿度下老化后，能保持80%以上的初始效率，而常规器件的效率仅剩10%。研究发现在常规钙钛矿中引入合适的高疏水性铵盐可以得到高效稳定的二维钙钛矿太阳电池。 　　相关研究工作“The Effect of Hydrophobicity of Ammonium Salts on Stability of Qusi-2D Perovskite Materials in Moist Condition”在线发表在Advanced Energy Materials（DOI:10.1002/aenm.201800051）上。
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