摘要：绿光光源可广泛应用于固态照明、可见光通信、电子显示、光遗传学等领域。相比于蓝光LED,高性能低维绿色发光器件的设计与制备受限于绿光效率低(Green gap)和高注入电流下效率下降(Efficiency droop)两个主要问题的困扰。本文采用化学气相沉积方法(CVD)生长镓掺杂的氧化锌微米线(ZnO∶Ga MW),结合p型InGaN衬底制备了n-ZnO∶Ga MW/p-InGaN异质结发光二极管。该器件的输出波长为540 nm,半峰宽约为32 nm,在相对较大的注入电流下,器件发光峰位、半峰宽等发光特征参数没有明显的变化,且相对外量子效率(REQE)在较大电流下呈现出相对较小的下降,体现了较高的发光稳定性。此外,利用金纳米薄膜改善了ZnO∶Ga微米线与InGaN衬底间的接触,实现了结区界面的优化,成功提高了发光二极管的发光强度。实验结果表明,采用n-ZnO∶Ga微米线结合p-InGaN衬底构筑的异质结可用于制备高稳定性高亮度的微型绿光发光二极管。

摘要：纯态单光子源是光量子信息技术的重要资源,它在量子通信、量子计算等新一代信息技术中具有重要的应用价值。本文基于周期极化铌酸锂(periodically poled lithium niobate,PPLN)晶体提出一种小型化、可预知单光子源的制备方案,在满足群速度匹配和准相位匹配条件下,设计一种非简并自发参量下转换过程,产生频率解关联的光子对,进而实现可预知纯态单光子源的制备。从理论上推导出频率解关联的参数条件,详细计算不同条件下光子对产率,研究发现:相同参数条件下,在铌酸锂晶体波导结构中,光子的产生效率比相应体块晶体中提高4—6个数量级。研究结果有助于提高小型化单光子源的纯度和产率,对集成化量子光学芯片进一步发展具有重要推动作用。

摘要：针对实验课堂教学在讲解过程中的实验理论和实验操作脱节问题,将提出问题、解决问题的教学思路贯穿于实验课堂教学中,取得了良好的课堂教学效果。以拉伸法杨氏模量测量为例,根据拉伸法杨氏模量的理论和操作特点,设计了实验讲授过程过程中需要提出的问题和解决问题的教学流程,将背景理论和实验操作有效紧密连接。经过改革后的课堂教学设计在实验课堂教学过程中充分发挥了问题的引导作用,在促进实验理论和实验操作有机结合的基础上,进一步提高了实验课堂教学效果和推动了学生解决问题的能力。

摘要：基于ANSYS软件设计了压电和电磁复合式振动俘能器,建立了压电和电磁式振动俘能器数学模型,并利用ANSYS软件对电磁场进行仿真.通过对压电式振动俘能器进行结构静力、模态与谐响应分析,得到其1阶共振频率为10.9 Hz,输出电压峰值为5.0 V.同时,对电磁式振动俘能器进行静态分析,并通过对不同位置磁感应强度的测量,计算出电磁式振动俘能器的感应电动势为2.4 V.通过复合式振动俘能器的实验,得到压电和电磁式振动俘能器输出电压的实验值分别为5.1和2.3 V,验证了仿真结果,说明压电和电磁复合式振动俘能器将压电和电磁发电方式有效地整合在一起,充分地利用了振动能.

摘要：微型能量收集技术是物联网领域发展中的一项重要技术,为了解决振动环境中低功耗器件长期稳定供电问题,本文设计了一种基于悬臂梁结构的电磁与压电复合式振动俘能系统.对该系统进行电压输出分析,并设计了电磁与压电复合式能量转换电路,利用电路仿真软件对其进行仿真并制作了实验电路,通过模拟环境振动进行实验,实现了能量收集和电压转换.实验结果表明,电磁与压电复合式振动俘能系统能够输出稳定电压,以发光二极管负载为例验证了转换电路可以实现较长时间稳定供电,复合模式下负载功率较之单一方式有了较大幅度提高.

摘要：为了促进绿色可再生能源的开发利用,提高低成本染料敏化太阳能电池(DSCs)的光伏性能显得十分重要。对电极作为DSCs的重要组成部分,直接影响其光伏性能。针对硒化镍对电极的电催化性能及其光伏性能有待提高等关键问题,学者们已采用多种合成技术调控硒化镍的形貌与物相,从而提高硒化镍对电极的电催化性能。研究表明,二硒化镍(NiSe2)纳米材料由于具有较多的边缘活性位点而展现出较好的导电性与催化性能。然而,与基于铂电极的电池器件相比,基于NiSe2对电极的DSCs表现出相对较小的填充因子。本工作利用电沉积-溶剂热-硒化技术设计构建出一种新型NiSe2对电极。其中以氟掺杂二氧化锡(FTO)导电玻璃为基底,采用恒电势电化学沉积技术制备了Co(OH)2薄膜,并以其为生长点通过溶剂热法合成镍基金属有机框架(Ni-MOF)结构,进一步以硒粉为硒源在氩气环境下进行硒化处理制备NiSe2纳米材料。SEM、TEM、XRD与XPS测试结果表明:所制备的样品是由纯相NiSe2物相构成;NiSe2纳米材料呈现出颗粒状形貌,且平均粒径约为500nm;NiSe2纳米材料均匀生长在FTO导电玻璃表面上,可直接作为DSCs的对电极。循环伏安(CV)曲线、电化学阻抗谱(EIS)及塔菲尔(Tafel)极化曲线分析表明,NiSe2对电极展现出较窄的峰-峰间距,较小的串联电阻、电荷传输电阻、能斯特扩散阻抗以及较大的还原峰电流密度和交换电流密度,预示着NiSe2对电极具有良好的电催化性能。这是由于结晶度较高的纯相NiSe2纳米材料具有丰富的边缘活性位点;电沉积-溶剂热-硒化技术有效改善了NiSe2纳米材料在FTO导电玻璃上的附着强度,有利于电子的有效转移。此外,光电流密度-电压(J-V)曲线表明由NiSe2对电极组装的DSCs呈现出优异的光伏性能,其能量转换效率(PCE)高达7.63%,高于铂电极组装的DSCs(7.21%),其填充因子从0.65增大到0.70,可能是由于NiSe2对电极总电阻较小。本工作设计的新型NiSe2对电极不仅具有优异的电催化性能,还成功改善了基于NiSe2对电极的DSCs的填充因子,并有效提高了DSCs的光伏性能。

摘要：在轧钢厂轧辊裂纹和损伤的涡流检测中,需要对轧辊进行消磁处理。本装置基于消磁的基本原理,利用高磁导率的半圆环形铁氧体作为铁芯,采用四管推挽式驱动电路,由脉冲信号进行控制,在消磁线圈上通过幅度不变、方向交替变化的脉冲电流,从而在铁氧体的两个端面附近产生交变的消磁磁场。根据轧辊材料的频率响应特性和轧辊的转速等参数,通过计算和实验确定消磁频率和消磁功率,并利用单片机实现消磁过程中数据传输功能,通过计算机对消磁过程进行监控,实现生产过程中频率连续可调、实时显示。本仪器设定消磁频率在200～800Hz之间,消磁探头和轧辊表面之间保持1mm左右距离,消磁后,能将工件剩磁减小至小于0.1mT。实际应用表明,所设计的消磁装置具有较好的使用效果。

摘要：为了提高染料敏化太阳能电池的光伏性能,以凹土为载体,采用溶剂热法合成CoSe-凹土纳米复合材料,利用喷涂法制备CoSe-凹土薄膜,从而设计构筑出电催化性能优异的CoSe-凹土对电极。由物相与结构形貌表征分析可知,凹土在CoSe纳米材料中分布比较均匀,有利于提高对电极的电催化性能。电化学测试结果表明,当CoSe与凹土质量比约为4∶1时,CoSe-凹土对电极表现出了比铂电极更加优异的电催化性能。同时,染料敏化太阳能电池也展现出了较好的光伏性能,其光电转换效率有效提高到6.05%,高于以铂电极为对电极的器件效率(5.78%)。

摘要：由于电动汽车的广泛推广及其智能化发展的需求,车载传感器数量激增,传统供能方式诸如污染、维护困难等缺陷日渐凸显。考虑到车载环境中振动无处不在,利用压电技术对振动能量进行收集,设计压电式振动能量收集系统以用来解决微功耗传感器供能问题。文中对系统的结构以及数学模型进行了理论分析,给出了系统振动频率的数学模型以及压电输出的数学模型,在仿真分析的基础之上设计了一套压电能量收集装置,并对其共振情况下的发电性能进行了实验测试。实验结果表明提出的理论模型可以很好的预测系统的输出特性,在共振频率为11.6 Hz,加速度为0.5 g时,系统获得的最大开路电压是4.45 V,在最优负载电阻为400 kΩ时,振动能量收集装置的最大的负载功率为15.02μW。结合超级电容的储能功能,可以满足功率更大间歇式工作方式的车载传感器的能量供给。

摘要：基于需求响应的智能电网实时电价机制是调节电力供需平衡的理想手段。用户用电需求行为则对设计高效可行的实时电价定价策略起到调控作用。考虑用户电力总需求的动态变化,以社会福利最大化作为研究目标,改进已有在线实时电价风险模型中的用电风险项,将个体用户的用电量波动调整为全体用户电力总需求的波动,建立优化模型。通过对偶方法等价转换原优化问题,克服原有的在线算法不能求解用户总体用电量的困难,设计一种算法对其求解,得到实时电价。数值仿真结果验证了所建模型的合理性以及算法的有效性和可行性。