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飛秒激光脈沖制備硅基微納結構光伏材料
太陽能作為一種潔凈和相對易于獲取的能源在未來的動力產品中將占有越來越大的比份。如何發展高光電能量轉換效率、高可靠性和低成本的太陽能電池是目前太陽能利用領域所面臨的關鍵問題。相對于第一代和第二代太陽能電池(轉換效率<<50％)，各國科學家紛紛研究不同的應用于第三代太陽能電池的新材料和新結構，目標是使光電轉換效率大于5 0％。近年來，一種具有微、納米量級特殊結構的光伏材料成為太陽能電池的研究熱點。利用飛秒脈沖激光在極短的持續時間內激發出極大的峰值能量，其在硅片的相互作用過程中具有很強的非線性效應，聚焦燒蝕硅表面很小的一塊面積，形成規則排列的微納米結構。這種微納米結構由于表面積增大，對入射光波有很大的吸收，且對光的敏感性提高了數百倍，這些性質對我們提高光電轉換效率具有很大的指導意義。這種材料與本底未處理材料的性質相比，材料帶隙減小，對光的敏感性提高了數百倍，這使得其對波長為250—2500 nm的入射光波有大于90％的吸收；另外，黑硅比傳統材質的硅的比重低。這些奇特的光電和物理性質能進一步提高太陽能電池的光電轉換效率。根據光吸收效率，激子光量子效率，化學電勢效率以及填充因子計算總的光電轉換效率，普通硅基太陽能電池光電轉換效率只有1 5％，而基于微納結構光伏材料的太陽能電池轉換效率可望達到50%-60%。 針對國民經濟可持續發展在太陽能光伏技術方面的重大需求，發展利用超短脈沖激光制備具有優異光電轉化效率的微納結構光伏材料的新方法，以及通過探測光伏材料中非平衡載流子的能帶結構及微分負電導等特性，探知光伏材料的光電轉換效率，從而篩選出轉換效率較高的微納結構光伏材料，最終在發展新型、高效太陽能電池的新原理和新技術方面取得創新性突破，為我國研發具有自主知識產權的高效第三代光伏電池打下堅實基礎。
上海理工大學
2021-04-11
在片上微納激光器精確集成領域的研究
北京大學“極端光學創新研究團隊”發展了一種高精度的暗場光學成像定位技術(位置不確定度僅21 nm)，并結合電子束套刻工藝，實現了片上量子點微盤激光器與銀納米線表面等離激元波導的精確、并行、無損集成。這種微盤-銀納米線復合結構同時具有介質激光器與表面等離激元波導的優勢，因此不僅具有介質激光器的低閾值與窄線寬特性，而且具有表面等離激元波導的深亞波長場束縛特性。基于這種靈活、可控的制備方法，他們實現了片上微盤激光器與表面等離激元波導間多種形式的精確可控集成，包括切向集成、徑向集成以及復雜集成，并且對量子點無任何加工損傷；進一步，通過同時集成多個片上微盤激光器與多個銀納米線表面等離激元波導，他們獲得了多模、單色單模以及雙色單模的深亞波長(0.008λ2)相干輸出光源。這些高性能的深亞波長相干輸出光源可以容易地耦合并分配至其它深亞波長表面等離激元光子器件和回路中。因此，這種靈活、可控的精確集成方法在高集成密度的光子-表面等離激元復合光子回路中具有重要應用，并且這種方法可以拓展到其它材料和其它功能的微納光子器件集成中，為未來光子芯片的實現提供了一種可行的解決方案。 該工作于2018年5月發表在Advanced Materials上(Advanced Materials 2018, 30, 1706546)，并以卷首插畫(Frontispiece)的形式予以重點報道。文章的第一作者為北京大學物理學院博士研究生容科秀，陳建軍研究員為通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學基金委、科技部、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室、量子物質科學協同創新中心和極端光學協同創新中心等的支持。 圖1. 片上膠體量子點微盤激光器與銀納米線表面等離激元波導的精確、并行、無損集成。
北京大學
2021-04-11
一種用于微納米顆粒表面修飾的裝置和方法
本發明公開了一種用于微納米顆粒表面修飾的裝置，包括：反 應腔，其內部形成的空腔用于作為前驅體與微納米顆粒的反應空間； 多個前驅體供應裝置，其分別通過管道與所述反應腔相通以提供不同的前驅體；載氣輸送系統，前驅體通過該載氣輸送系統輸出的載氣輸 送到反應腔中；以及粉體顆粒裝載裝置，用于承載待修飾的微納米顆 粒；通過多個前驅體供應裝置分別向反應腔交替地輸送前驅體，并進 入旋轉的粉體顆粒裝載裝置中以與微納米顆粒表面接觸進行原子層沉 積反應，從而在微納米顆粒的表面形成包覆薄膜，實現表面修飾。本 發明還公開了利用
華中科技大學
2021-01-12
一種基于微景深的焊接拼縫測量方法
本發明公開了一種基于微景深的焊接拼縫測量方法，將光學倍數大于 2 的相機相對焊接拼縫局部表面斜放，在兩次相機與焊接拼縫局部表面不同間距下對局部表面拍攝，從拍攝的兩幅圖像中提取清晰帶，分別獲取兩清晰帶垂直于拼縫方向的中心線上每一像點對應的物點在世界坐標系下的坐標，從而得到世界坐標下的兩條直線段，利用兩直線段進行平面擬合，即得拼縫局部表面法向矢量值，從其中任一清晰帶中提取拼縫局部表面的邊界，從而得到拼縫局部表面的寬度以及中心坐標。本發明能穩定、可靠的測量出復雜微細焊縫的拼縫中心坐標、寬度以及局部表面的法
華中科技大學
2021-01-12
一種微納波紋結構及其制備方法、裝置和應用
本發明公開了一種微納波紋結構的制備方法，包括：(1)將靜電紡絲高分子溶液加入注射泵的注射器，并充滿與高壓發生器正極相連的金屬噴頭；(2)在注射器金屬噴頭下方放置與高壓發生器地級相連的金屬陰極收集板，在收集板上放置柔性基材，控制高分子溶液以一定的速度流出，并帶電形成射流；(3)移動金屬收集板，使射流落在柔性基材上，即在整個基材上形成波紋結構。本發明還公開了利用上述方法制備的微納波紋結構，實現該方法的裝置及該方法的應用。本發明形成的納米纖維圖形，在彈性橡膠基材的伸縮時，可跟隨彈性橡膠基材進行較大的變形而
華中科技大學
2021-01-12
針對光學微腔調控金屬納米顆粒電磁環境的實驗
金屬納米結構中的自由電子振蕩與外部光場發生耦合，形成局域表面等離激元共振，可以將光場壓縮到納米尺度。利用高品質因子光學微腔來調控金屬顆粒的電磁場環境。相比于真空環境，光學微腔調制的電磁環境與等離激元共振模式有更強的耦合，增強了等離激元的輻射輸出。高效的輸出渠道使得能量不再集中于吸收區域，從而減小其熱損耗。相比于真空中的金屬顆粒，微腔調制的金屬顆粒可以將單原子的輻射效率提升40倍，輸出功率提升50倍。
北京大學
2021-04-11
實現混沌輔助的超寬譜微腔光頻梳的研究
光學頻率梳是具有確定梳齒頻率間隔的光頻標尺，在精密測量中發揮了極為重要的作用。近年來，一種基于光學微腔的新型芯片級光梳取得了突破性進展，其具備體積小、功耗低、精度高等優勢，大大拓寬了傳統桌面級精密光源的應用場景。目前，這種芯片級光梳已在超快激光雷達、光學頻率合成、大容量相干光通信和精密光譜學等方向上展現了巨大潛力，因而對基礎研究和產業應用都具有重要意義。然而，單個微腔光梳能夠覆蓋的光譜范圍往往被色散以及收集效率限制，從而阻礙了其在光學原子鐘、類地行星探尋、生物成像等重要領域的進一步應用。
北京大學
2021-04-11
廉價、高效的材料微、細觀力學性能原位觀察系統
對于各種顆粒、纖維增強復合材料，目前主要采用大規模的宏觀力學實驗尋找力學性能變化規律，進而為提高材料力學性能提供支持，實驗繁雜，周期長，投入大。采用顯微鏡原位力學性能測試方法，對復合材料在各種外力作用下的破壞過程進行細觀觀測，有助于對填料、纖維的增強效果及其對復合材料力學性能的影響進行研究，進而探尋影響材料力學性能的主要因素，可大大節約開發成本，提高開發效率。但目前國內所具有的細觀力學性能觀測條件主要利用帶有原位加載臺的掃描電鏡技術，該實驗系統成本昂貴，國內僅有少數幾家科研院所擁有此設備，主要適于科
北京理工大學
2021-01-12
闡明細胞微環境調控干細胞分化的重要分子機制
間充質干細胞（MSC）具有向多種類型（比如骨、軟骨、肌腱、脂肪、神經、心臟等）細胞分化的能力，可作為組織再生“種子細胞”，在組織器官損傷修復中起關鍵作用，是當今國際細胞生物學基礎理論以及再生醫學研究的熱點之一。干細胞向多種類型細胞分化是生物體的一種重要而又非常復雜的生命活動，這個復雜的過程受到多種微環境變化的調控。該項研究通過利用轉基因敲除小鼠、組織學、細胞生物學和分子生物學等多種技術手段揭示了整合素信號通路關鍵蛋白Kindlin-2在調控間充質干細胞分化中的重要功能，以及Kindlin-2對生物力學信號傳導分子YAP1調控的分子機制， 對于干細胞基礎研究以及臨床醫學應用具有重要指導意義。
南方科技大學
2021-04-13
一種基于微環諧振器的時域隱身裝置
本發明公開了一種基于微環諧振器的時域隱身裝置，包括依次 連接的光頻率梳發生器、微環諧振器、單模光纖、馬赫曾德爾調制器 和色散補償光纖，與微環諧振器連接的任意波形發生器以及與馬赫曾 德爾調制器連接的碼流發生器；馬赫增德爾調制器利用調制電信號對 形成了時間缺口的光信號進行調制并輸出已調光信號，已調光信號經 過所述色散補償光纖縫合時間缺口并恢復光信號，在時域上實現了對 信號的隱身。本發明采用的微環諧振器相較于時間分割棱鏡來
華中科技大學
2021-04-14