Journal of Materials Science: Materials in Electronics - JMS:ME Article Abstracts in Chinese: Volume 35, Issue 10
The Editors of Journal of Materials Science: Materials in Electronics are pleased to present a selection of abstracts translated into Chinese.
InSb/Ti2O3 pn异质结：光电性能和近红外光伏响应 (this opens in a new tab)
InSb/Ti2O3 pn heterojunctions: optoelectronic properties and NIR photovoltaic response
Wenwei Wang, Yixuan Hou & Yingbang Yao
这项工作构建了InSb和Ti2O3薄膜的横向和纵向pn异质结，并评估了两种不同异质结的光电性能。本研究使用磁控溅射在硅基板上制备InSb膜。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)检查了它们的形态和结构，并使用功率为3W、波长为950nm的近红外(NIR)光测试了横向和纵向pn异质结的I-V特性曲线和光伏性能。从XRD测试结果和其他数据可以清楚地看出，基板在400°C时的膜的结晶度更高。根据I-V特性曲线测试和光伏性能测试的结果，横向pn异质结设备具有优秀的光伏性能，光电流约为54.65A，光响应率约为18.22μA/W，导通/截止比约为2.73，而纵向pn异质结设备的光伏性能也非常优秀，光电流约为。我们基于成功制备的InSb薄膜创建了两种不同类型的设备。垂直pn异质结设备的响应速度更快，在0的范围内。还发现，横向和纵向pn异质结的衰减时间比它们的上升时间短。
使用己二胺合成的ZnS/ZnO管对4-硝基酚和Cr(VI)的光还原 (this opens in a new tab)
Photoreduction of 4-nitrophenol and Cr (VI) using ZnS/ZnO-tubes synthesized with hexamethylenediamine
Dora María Frías Márquez, Williams Eduardo Sánchez Rivera, Obdulia Medina-Juarez, Ruth Lezama García, Getsemani Morales-Mendoza & Cinthia-García Mendoza
有毒物质的存在构成了环境问题，甚至影响健康。为了评估4-硝基酚（4-NF）和Cr(VI)的光还原，这两种都是高度污染的物质，我们使用了两种通过沉淀法合成的Zn材料；ZnS（硫化锌）和ZnS/ZnO管（硫化锌沉积在氧化锌管上）。ZnS/ZnO管辅助的4-NP到4-氨基酚（4-AP）的光还原表现出伪一阶动力学，速率常数为0.1476 min−1，15分钟时的产率为90%，而ZnS材料表现出零阶动力学，速率常数为0.07859 mg/L*min，15分钟时的还原产率为30%。然而，对于Cr(VI)到Cr(III)的光还原反应，它们表现出伪二阶动力学，速率常数为2.711 L/mg*min，伴随着在ZnS/ZnO管存在下15分钟时的90%还原产率，以及伪零阶动力学，速率常数为0.518 mg/L*min，ZnS材料15分钟时的30%还原产率。在这两种情况下，混合的ZnS/ZnO管材料都表现出了出色的催化性能。ZnS/ZnO管材料的光催化效率归因于其形态和化学性质的协同作用。ZnS/ZnO管的平均粒径为150 nm，而ZnS粒子的平均粒径为450 nm。
改善钴-镍合金阻隔层的接触性能和热稳定性，用于基于铋碲的热电设备 (this opens in a new tab)
Improved contact performance and thermal stability of Co–Ni alloy barrier layer for bismuth telluride-based thermoelectric devices
Huiqiang Zhang, Ping Wei, Chang Zhou, Longzhou Li, Xiaolei Nie, Wanting Zhu & Wenyu Zhao
作为连接电极和热电材料的关键材料，阻隔层对热电转换效率和热电设备的稳定性具有重要影响。然而，商用Bi2Te3基设备中镍金属阻隔层和热电材料之间的界面反应对设备性能有害。在这项工作中，采用化学电镀过程制备了用于Bi2Te3基热电设备的钴-镍合金阻隔层。研究了不同钴含量对阻隔层相组成、微观结构和接触性能的影响。结果表明，尽管添加钴会降低电镀速率并使阻隔层变薄，但在最佳条件下可以通过化学电镀过程形成钴-镍合金阻隔层。有益的是，钴可以有效抑制镍和Bi2Te3基材料之间的界面反应，从而抑制NiTe或CoTe相的形成。因此，Co20Ni80合金阻隔层表现出约3 μΩ cm2的低接触电阻，改善的粘接强度为9.6 MPa，以及改善的热稳定性。这项工作为改善商用Bi2Te3基TE设备的稳定性和寿命提供了可靠的策略。
简易低温合成层次化Sn-SnO2/CNT/rGO复合物作为锂离子电池的阳极材料 (this opens in a new tab)
Facile low-temperature synthesis of a hierarchical Sn-SnO2/CNT/rGO composite for anode material in lithium-ion batteries
Yong Li, Yingying Zhao, Haiting Ren, Jian Li, Yun Zhao, Xinfeng Li, Yongquan Li & Bin Liu
含有混合Sn相的碳复合物，如Sn/SnOx(x= 1或2)，由于氧化锡(SnOx)的高容量以及金属Sn的高电导率，被认为是锂离子电池的有前途的阳极材料。然而，他们的制备方法通常复杂且耗时。在这项工作中，我们开发了一种简易的低温合成方法，用于制备具有纳米级Sn混合相和层次结构的Sn-SnO2/CNT/rGO复合物。TEM和SEM的表征清楚地证实了高度分散的Sn/SnO2粒子，其大小小于10纳米，并且具有高比表面积的多孔结构。由于特别设计的结构和独特的混合相，这种复合物在150次充放电周期后，以0.1 A g−1的电流密度表现出高达1224 mAh g−1的锂储存容量。此外，由于良好的层次纹理为Li+和电子的传输提供了快速通道，因此在1 A g−1的电流密度下，也实现了798 mAh g−1的出色倍率性能，并且恢复性高。因此，这项研究不仅提供了一种高性能的先进LIBs阳极材料，而且还提供了一种制备基于石墨烯的混合相金属/金属氧化物复合物的可行方法。
用于NTC热敏电阻的Mn/La共掺杂WO3（MnxLa0.03WO3+δ, x ≤ 0.1）陶瓷 (this opens in a new tab)
Mn/La co-doped WO3 (MnxLa0.03WO3+δ, x ≤ 0.1) ceramics for NTC thermistors
Kaifeng Li, Zhicheng Li, Yaqiong Wen, Yifei Zhan & Hong Zhang
低烧结温度（LST）对于传感器和电子组件的制造具有重要意义。为了开发一个LST负温度系数（NTC）热敏电阻系统，我们通过传统的固态反应技术制备了Mn/La共掺杂的WO3陶瓷（MnxLa0.03WO3+δ,x≤ 0.1，记为xMLW）。我们研究了制备的xMLW陶瓷的相组成、微观结构和电性能。xMLW陶瓷的主相具有与单斜WO3相同的晶格结构，空间群为P21/n，并显示出典型的NTC特性。通过改变Mn阳离子的浓度，xMLW陶瓷的室温电阻率（ρ25）可以从770 Ω·cm调整到7.017 kΩ·cm，并且热敏感常数（B值）范围从2695到4219 K。通过分析阻抗谱和晶格缺陷，讨论了陶瓷的电导和NTC特性。
PEDOT衍生的S掺杂多孔碳/Fe7S8刺激过硫酸单酯降解工业废水中的苯唑吡啶盐酸盐 (this opens in a new tab)
PEDOT derived S-doped porous carbon/Fe7S8 stimulates peroxymonosulfate to degrade phenazopyridine hydrochloride from industrial wastewater
Zhenliang Li, Shuang Liu, Zhongrui Zhang, Shaoying Yuan & Haoran Guo
S掺杂碳/Fe7S8催化剂（S-C/Fe7S8）通过一锅法以3,4-二氧杂环戊二烯（EDOT）为硫源制备。在这项工作中，S-C/Fe7S8被用作过硫酸单酯（PMS）活化的异质催化剂，以降解苯唑吡啶盐酸盐（PhP）。讨论了催化剂剂量、PMS浓度、溶液pH值和无机离子对PhP降解的影响。S-C/Fe7S8可以在6分钟内去除97.8%的PhP（20 mg/L），在TZ、OTC、DH和TC中表现出对PhP的选择性降解性能。此外，CR、MY、RhB、MO、MB和混合溶液可以分别在全pH范围内通过S-C/Fe7S8/PMS在6分钟内降解。1O2、O2·−、h+和电子转移被证实为PhP降解的主要贡献者。提出了可能的降解机制和降解途径。Fe物种和S2-是激活PMS的活性位点。这项工作可能为环境修复提供了一种简便的制备含硫光催化剂的方法。
水热和热处理合成SnS纳米结构用于VOCs感测 (this opens in a new tab)
Hydrothermal and heat-treated synthesis of SnS nanostructures for VOCs sensing
Ziheng Li, Mingxue Zhang, Zeyu Zhang, Hongshun Hao & Shuang Yan
二维硫属化合物在化学阻抗气体传感器方面取得了重大进步，因为它们具有高感测响应和低功耗。然而，它们固有的形态复杂性、低热氧化温度和导电性差等问题成为实际应用的主要障碍。在这项研究中，我们引入了一种合成方法，结合水热反应和热处理来制备具有不同二维纳米结构形式的SnS基感测材料。在制备过程中，首先通过水热反应合成了具有不同形态的SnS2，然后通过热氧化和氮气煅烧，分别得到了花状SnS纳米结构和纳米片SnS-SnO2复合物。这种方法合成的样品显示出改善的结晶性，可以克服导电性差的障碍。相比之下，由超薄纳米片组装的花状SnS纳米结构在气敏性能上优于纳米片SnS-SnO2复合物。在工作温度为200℃时，SnS传感器显示出高达13.3对100ppm乙醇的响应值。此外，该传感器对乙醇的感测性能稳定，恢复特性优良。本文提出的制备方法为开发高性能二维硫属化合物气体感测材料提供了有效的途径。
合成、生长、结构、光学、热学和介电性质的新型双(四乙基铵)双(氢l-酒石酸)l-酒石酸单水合物单晶 (this opens in a new tab)
Synthesis, growth, structural, optical, thermal and dielectric properties of novel bis(tetra-ethylammonium) bis(hydrogen L-tartarate) L-tartaric acid monohydrate single crystals
M. Rajalakshmi, D. Kanimozhi & R. Indirajith
通过回流法合成并通过慢速溶剂蒸发法生长出尺寸为11 × 2 × 2 mm3的优质双(四乙基铵)双(氢l-酒石酸)l-酒石酸单水合物(TELT)单晶。这种材料的性质首次在文献中描述。结构已经解决，工作发表在Acta crystallographic section E。通过单晶X射线衍射分析确定了生长晶体的结构，并确认该结构与单斜晶系，空间群P21有关。发现细胞参数等于a= 7.5725 (4) Å,b= 27.7907 (13) Å,c= 8.7620 (6) Å,α=γ= 90°β= 99.884 (5) °,V= 1816.55 (18) Å3。FTIR光谱显示了TELT中存在的各种功能团。UV-Visible-NIR光谱分析表明，生长的晶体在完整的可见光和近红外区域上具有广泛的传输窗口。发现截止波长为252 nm。使用Tauc绘图法确定了光学带隙，发现其为4.9 eV，与理论得到的带隙密切相关。热重分析(TGA)和差示扫描量热分析(DSC)表明，TELT在192 °C以下具有热稳定性。在室温下，研究了当前晶体在50 Hz-5 MHz频率范围内的介电特性。使用Vickers微硬度测试研究了机械性能。计算了弹性刚度常数(C11)、加工硬化系数(n)、断裂韧性(Kc)、脆性指数(Bi)、屈服强度(y)和加工硬化系数(n)。使用蚀刻研究，观察到具有少量位错的明确平行蚀刻坑。通过Kurtz-Perry方法确认了二次谐波生成效应的存在。
二元金属氧化物NiMn2O4纳米复合物在rGO上的协同效应用于能源存储超级电容器应用 (this opens in a new tab)
A Synergistic effect of binary metal oxides NiMn2O4 nanocomposite decorated on rGO for energy storage supercapacitor application
J. Fennyl Britto, V. Anto Feradrick Samson, S. Bharathi Bernadsha, M. Victor Antony Raj, S. Harini & J. Madhavan
近日，超级电容器正在作为一种能源存储设备崭露头角。基于此，本研究工作是基于NiMn2O4掺杂在还原氧化石墨烯（rGO）上，作为先进超级电容器应用的电极材料。采用一锅热水合成法，合成了不同比例的rNiMn2O4纳米复合物，如rNiMn2O4-10和rNiMn2O4-20。通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析，展示了纳米复合物的晶体结构和形貌。从Brunauer–Emmett–Teller（BET）研究中，可以更准确地看出，rNiMn2O4-20在所有纳米复合物中具有最大的表面积328.9 m2g−1，且具有介孔结构。此外，还在三电极系统中探测了电化学测量，如循环伏安法（CV）、伽凡尼充放电（GCD）和电化学阻抗谱（EIS）。由合成的纳米复合物产生的协同效应，表现出出色的电化学性能，这归因于其中存在的rGO的影响。从GCD轮廓考虑，rNiMn2O4-20在1M Na2SO4电解液中，以1 Ag−1的电流密度，实现了显著的比电容1284.8 Fg−1，即使在3 Ag−1的5000次循环后，其长期稳定性也达到了91.6%。考虑到上述所有结果，合成的纳米复合物具有出色的电化学性能，这将导致超级电容器应用中新一代能源存储设备的出现。
关于SiC压力传感器电气互连材料的高温可靠性研究 (this opens in a new tab)
Study on high temperature reliability of electrical interconnection material of SiC pressure sensor
Tiange Xue, Zeya Huang, Xiaotian Zhang, Meng Meng, Shixiang Yu, Tian Chen & Renli Fu
本文详细研究了导电银浆的成分和烧结过程对硅碳化物高温压力传感器封装和电气互连性能的影响。同时，使用自建的高温可靠性测试平台，测试了导电银浆在高温环境下的电气互连可靠性。结果表明，片状银粉不仅可以有效提升导电银浆的密度，还可以改善导电银浆的晶界迁移行为，从而提高烧结银的电迁移阻力。制备的导电银浆与SiC、AlN、Pt等高温压力传感器材料具有良好的兼容性，其粘接强度分别达到23.12 MPa、26.35 MPa和19.22 MPa。当银浆不含片状银时，烧结银浆的片阻在650 °C时最低，仅为2.58 mΩ/□，还有改进的空间。高温稳定性测试表现出可接受的性能，但在电流密度为125 A/mm2的高电流测试中，失效时间仅为105分钟。添加20 wt%的片状银粉后，银浆的片阻可以进一步降低到1.50 mΩ/□，降低了41.9%，并且失效时间可以延长到158分钟，增加了50.5%。
通过湿化学腐蚀法制备高性能Au/B-Si光电探测器的新趋势：腐蚀时间的影响 (this opens in a new tab)
New trends in the preparation of high-performance Au/B-Si photodetector by wet chemical etching: the effect of etching time
Abdullah S. Abdulhameed, Hasan A. Hadi & Raid A. Ismail
黑硅（B-Si）是普通硅的一种改性，已将其应用扩展到高性能光电设备和高效太阳能电池。 B-Si的光反射率降低是其在光伏设备中有效且经济使用的关键优势。在这项研究中，我们研究了腐蚀时间对湿化学腐蚀法制备的B-Si的结构、光学和光电性质的影响。增加腐蚀时间会导致纳米结构的生长和更大的金字塔尺寸的形成。随着腐蚀时间的增加，B-Si的表面粗糙度均方根减小。 B-Si的光反射率随着腐蚀时间的增加显著降低。平均表面光反射率从0.81降低到0.31，因为腐蚀时间从10分钟增加到30分钟。光致发光研究表明，随着腐蚀时间增加到30分钟，发射峰向长波长（红移）移动。 Au/B-Si肖特基接触的电流-电压特性表明，最佳结接性质在30分钟制备的样品中找到，其理想因子和势垒高度分别为1.5和0.71 eV。 Au/B-Si光电探测器的性能指标强烈依赖于腐蚀时间。在30分钟的时间内制备的光电探测器表现出最佳性能，其响应度、外部量子效率和探测度在450 nm和-5 V的偏压下分别为16.7 A/W、46.2×102%和2.14×1012Jones。性能指标的获得值为检测非常弱的光信号应用开启了大门。在照明下构建的Au/B-Si光电探测器的能带图。
真空压力对采用化学气相沉积技术制备的钙钛矿太阳能电池效率和长期性能的影响 (this opens in a new tab)
The impact of vacuum pressure on efficiency and long-term performance of perovskite solar cells fabricated using chemical vapor deposition technique
Kavindiya Waruni Perera, Vikum Anura Premalal & Rohan S. Dassanayake
钙钛矿太阳能电池（PSCs）已经成为下一代太阳能电池的主要候选者。尽管它们的效率已经从3.8%提高到超过25.7%，但稳定性在商业化时仍然是一个难题。化学气相沉积（CVD）是制备高质量钙钛矿薄膜的有前景的方法。在这项研究中，CVD技术被用来沉积钙钛矿层，研究了真空压力对太阳能电池性能的影响。一个完整的太阳能电池的层状结构是氟掺杂的锡氧化物（FTO）/二氧化钛（TiO2）/钙钛矿/石墨/FTO。通过在CVD室中将碘化铅（PbI2）和掺杂的氯化铅（PbCl2）前驱体涂覆的TiO2基板暴露于甲基铵碘（CH3NH3I）蒸气下，合成了CH3NH3PbI3−xClx钙钛矿薄膜，这是在三种不同的真空压力（0.07 mbar，0.50 mbar和1.00 mbar）下进行的。使用X射线衍射仪和扫描电子显微镜（SEM）对制备的钙钛矿薄膜进行了表征。在0.50 mbar压力下制备的最优设备显示出最高的功率转换效率（PCE）为1.23%，短路电流密度（Jsc）为4.56 mA cm-2，填充因子（FF）为0.506，开路电压（Voc）为0.532 V。此外，它在环境空气中记录了最好的稳定性，即使在500小时后，其初始效率仍保持60.25%，这证实了真空压力对钙钛矿薄膜稳定性的直接影响。