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關注創建者:匿名 創建時間:2026-01-04

光電材料與器件的實例教程
Yen-Pei Fu, National Dong Hwa University
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征稿主題(包括但不僅限于以下)
新能源材料:燃料電池材料、生物質能材料、氫能源材料、核能材料、風能材料、動力電池材料、太陽能電池材料、其它新能源材料
光電材料與器件:紅外材料、激光材料、光纖材料、非線性光學材料、超導材料、半導體材料、超級電容器、其他光電材料和器件
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展開 【團隊介紹】
新型顯示材料與器件工信部重點實驗室(暨南京理工大學光電材料與器件研究所),2016年通過工信部認定正式成立,依托“材料學”與“光學工程”國家重點學科,從事光電(顯示、探測、能源)材料與器件領域的前沿基礎研究、工程技術開發及創新人才培養。實驗室現有教師16名,包括國家杰青1人,國家青千2人,省杰青1人,校青年教授5人。
重點實驗室在銻烯二維材料、全無機鈣鈦礦發光量子點等方面取得了一系列國際認可的創新性成果,建立了氧化鋅量子點藍色發光的間隙鋅缺陷態躍遷模型,發展了全無機鈣鈦礦量子點的紅綠藍三基色發光器件新體系,理論發起并實驗驗證了二維原子晶體“銻烯”,發表SCI論文300余篇,獲得國家發明專利32項。近年來主持國家杰出青年科學基金、國家重大科學研究計劃課題、國家國際科技合作專項等30余項科研項目。實驗室培養學生獲國家青千1人,省杰青1人,全國大學生“挑戰杯”特等獎1項、一等獎1項。
展開 【前言】
光電導效應是一種光照變化引起材料電導變化的基本物理現象。對于半導體材料,在吸收大于帶隙的入射光子能量后產生光生載流子,根據導致材料導電性的增強或減弱,光電導效應也相應分為正光電導和負光電導兩種效應。這兩種光電效應在低能耗、高頻率響應光電器件等領域展現了重要的應用前景,也受到了廣泛的研究關注。如果能夠在同一器件中同時實現正負兩種光電導效應,以及這兩種效應之間的高效調控,將有望為發展新型光電探測器、高性能光電存儲器等應用提供新的思路。
【成果簡介】
近日,南京大學物理學院繆峰教授課題組首次在基于浮柵的范德華異質結中同時觀察到正光電導和負光電導效應,并且實現了兩種效應之間的柵壓可控轉換。在這項工作中,課題組首先利用二維材料可控轉移技術制備了具有浮柵結構的范德華異質結(ReS2,hBN,MoS2分別作為溝道層,勢壘層,浮柵層)。這種異質結表現出超過107的高開關比、超過104s的阻態保持時間等優異的存儲性能,這來源于浮柵層對溝道層載流子濃度的有效調控。該工作發現光照也可以有效地控制溝道層與浮柵之間的載流子轉移。從而同樣實現對溝道載流子濃度的調控。通過控制載流子的轉移過程,有希望實現正負光電導之間的相互轉換。在實驗上,通過對具有浮柵結構的異質結分別施加正負脈沖柵壓,在撤去脈沖后,器件分別展示出了正光電導和負光電導效應,兩種效應之間可以通過柵壓調控來實現相互轉換。進一步的研究發現在不同功率的光照射下,器件可以保持在不同的電導狀態。基于這種負光電導效應,該課題組提出了一種多態光存儲器件模型,展現了該類器件在未來低功耗多態光電存儲領域的應用潛力。
展開 FDTD被譽為微納光子器件仿真的黃金標準;MODE是面向平面光波導類器件開發的瑞士軍刀;CHARGE求解載流子的漂移擴散方程和泊松方程,能夠精確模擬半導體器件中的電學特性;HEAT則專注于器件熱效應的分析,能夠準確計算電致發熱或光吸收引起的溫升;INTERCONNECT作為線路級仿真工具,可對整個光子集成電路系統進行時域及頻域分析。
該內容涵蓋FDTD、MODE、CHARGE、HEAT、INTERCONNECT五大仿真工具,內容覆蓋基礎原理講解到復雜器件設計。無源環節不僅包括功率分束器、起偏器、偏振旋轉分束器、濾波器等多種無源光子器件,還包含常用的逆向設計算法,適用于硅基、鈮酸鋰等多種材料體系,可有效助力學員掌握無源光子器件設計技能。有源環節不僅包括電相移器、微環調制器、馬赫曾德行波調制器、垂直光電探測器、熱調諧波導等多種有源光子器件,還包含波分復用、PAM4收發等完整的PIC系統,可大大提升學員設計復雜光子集成電路系統的能力。
展開 絕緣是指利用絕緣材料和構件將電位不等的導體分隔開,使其沒有電氣連接以保持不同的電位,從而保證帶電部件能夠正常運行。絕緣是電氣設備結構中的重要組成部分。具有絕緣作用的材料稱為絕緣材料(電介質),電氣設備的絕緣就是各種絕緣材料構成的。
電力系統正常運行時,電氣設備絕緣是長期處在工作電壓作用之下的。但是,由于各種原因,電力線路中的電壓有時會出現短時升高的現象,即產生過電壓。過電壓可分為:雷電過電壓和內過電壓。過電壓的作用時間雖然很短,但過電壓的數值卻大大超過正常工作電壓,因此,易造成絕緣的破壞。所以,設備絕緣應能耐受工作電壓的持續作用外,還必須能耐受過電壓的作用。
在強電作用下,絕緣物質可能被擊穿而喪失其絕緣性能。氣體絕緣物質與液體絕緣物質被擊穿后,一旦去掉外界因素(強電場)后即可自行恢復其應有的電氣絕緣性能;而固體絕緣物質被擊穿后則不可逆地完全喪失了其電氣絕緣性能。因此電氣線路與設備的絕緣選擇必須與電壓等級相配合,而且須與使用環境及運行條件相適應,以保證絕緣的安全作用。
光電耦合器的輸入阻抗很小,只有幾百歐姆,而干擾源的阻抗較大,通常為105~106Ω。據分壓原理可知,即使干擾電壓的幅度較大,但饋送到光電耦合器輸入端的雜訊電壓會很小,只能形成很微弱的電流,由于沒有足夠的能量而不能使二極體發光,從而被抑制掉了。
光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間沒有電氣聯系,也沒有共地;之間的分布電容極小,而絕緣電阻又很大,因此回路一邊的各種干擾雜訊都很難通過光電耦合器饋送到另一邊去,避免了共阻抗耦合的干擾信號的產生。
光電耦合器可起到很好的安全保障作用,即使當外部設備出現故障,甚至輸入信號線短接時,也不會損壞儀表。因為光耦合器件的輸入回路和輸出回路之間可以承受幾千伏的高壓。
展開 
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數字式環境光傳感器(Digital Ambient Light Sensor, ALS)是一種將環境光強度轉換為?數字信號?的光電轉換器件,廣泛應用于手機、筆記本、智能家居等設備的自動亮度調節,以提升視覺舒適度并降低功耗。
四大核心工作原理:
一、光電轉換?:采用?光電二極管?或?光電晶體管?作為感光元件。當可見光(通常覆蓋380–780 nm)照射到半導體材料上時,光子激發電子-空穴對,
Ansys Lumerical作為業界領先的光子學解決方案,擁有完善的Component Level及Circuit Level仿真能力。FDTD被譽為微納光子器件仿真的黃金標準;MODE是面向平面光波導類器件開發的瑞士軍刀;CHARGE求解載流子的漂移擴散方程和泊松方程,能夠精確模擬半導體器件中的電學特性;HEAT則專注于器件熱效應的分析,能夠準確計算電致發熱或光吸收引起的溫升;INTERCONNECT
來源 | Small
01
背景介紹
自19世紀塞貝克、珀爾蒂埃和湯姆森效應發現以來,熱電材料因其在建設節能世界方面的巨大價值而引起了科學家和工程師的興趣。TE材料可以通過溫度產生電能梯度,反之亦然。雖然全球三分之二的能源消耗被浪費為熱量,但通過收集廢熱,TE設備(TEDs)可以成為提高能源效率的潛在解決方案。TEDs
來源 | Journal of Energy Chemistry
01
背景介紹
隨著電子設備小型化和集成化的蓬勃發展,用于高級計算的微處理器的功率密度急劇增加。電子設備產生的大量熱量積聚在設備內部,例如集成電路。過熱引起的溫度升高會限制電子設備的工作適應性,導致頻繁的故障甚至自燃。因此,開發提高散熱效率的熱管理材料具有重要的意義。
相變材料
【展會名稱】泰國國際電子元器件、材料及生產設備展覽會
【展會時間】2024年6月19-22日(每年一屆)
【展會地點】泰國 曼谷
【展館名稱】曼谷BITEC展覽中心
【展會介紹】泰國國際電子元器件、材料及生產設備展覽會(Nepcon Thailand)由世界的展覽公司——勵展博覽集團主辦,并得到相關單位的大力支持,旨在發展成為泰國電子領域具影響力和有代表性的展覽會
來源 | Nano-Micro Letters
01
背景介紹
具有層狀結構的碳纖維復合材料以其特殊的各向異性、高強度在工程相關領域受到了廣泛關注。特別是在散熱方面,層狀結構促進了聲子沿徑向的良好運輸,使熱在平面內快速傳播。與其他熱導體相比,這種獨特的結構特征在水平散熱方面具有壓倒性的優勢,使其非常適合小型化
Yen-Pei Fu, National Dong Hwa University
……
征稿主題(包括但不僅限于以下)
新能源材料:燃料電池材料、生物質能材料、氫能源材料、核能材料、風能材料、動力電池材料、太陽能電池材料、其它新能源材料
光電材料與器件:紅外材料、激光材料、光纖材料、非線性光學材料、超導材料、半導體材料、超級電容器、其他光電材料和器件
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來源 | Advanced Materials
01
背景介紹
通過設計熱學超材料的結構構型,可實現熱流的操縱與控制,從而獲得超常熱功能,如:熱隱身、熱集中、熱偽裝、熱旋轉等。熱學超材料設計涉及高維設計空間、多個局部極值、巨大計算成本,以及熱學屬性與單胞結構間多種對應關系等,這給熱學超材料的智能設計帶來了巨大的挑戰
七月福利
武漢宇熠作為 Ansys 中國區指定官方代理,長期致力于促進光機電行業的技術發展,同時也非常重視相關人才的培養。為此,我們決定于2023年7月17日下午15:00-16:00,舉辦一場免費線上研討會,誠邀各位光電同行們積極參與、分享交流。
研討會大綱
1. Ansys Lumerical 軟件介紹
2. FDTD、CHARGE、INTERCONNECT 三大模塊介紹
2023光纖材料與激光器件及技術發展論壇邀請函