本文關(guān)鍵詞： 太赫茲 低溫轉(zhuǎn)角測(cè)試系統(tǒng) 高溫超導(dǎo)BSCCO太赫茲輻射源 硅納米線太陽能電池　出處：《南京大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：太赫茲(terahertz, THz)波是指頻率從1011Hz到1013Hz的電磁波,具有光子能量低、典型脈寬在皮秒量級(jí)等許多特有的性質(zhì),這使得其在通信、雷達(dá)、天文、醫(yī)學(xué)成像、無損檢測(cè)、安全檢查等領(lǐng)域都具有可觀的應(yīng)用前景。早期由于缺乏相干、窄帶、高功率的太赫茲源和對(duì)應(yīng)的檢測(cè)手段,太赫茲技術(shù)發(fā)展得非常緩慢,被稱為“太赫茲空白(THz gap)"。高溫超導(dǎo)(high temperature superconductor, HTS) Bi2Sr2CaCu2O8+δ (BSCCO)本征約瑟夫森結(jié)陣在直流偏置下能產(chǎn)生頻率可調(diào)的連續(xù)波太赫茲輻射,對(duì)這種太赫茲源空間輻射分布的研究有助于解釋其輻射機(jī)制。對(duì)此,前期的理論和實(shí)驗(yàn)工作均取得了一定成績,其中,Klemm等利用天線理論提出一種“雙源模型”以解釋BSCCO矩形平臺(tái)(mesa)結(jié)構(gòu)樣品中產(chǎn)生輻射時(shí)諧振腔的工作模式,并測(cè)得了樣品輻射功率和角度的關(guān)系圖。然而由于其較為原始的手動(dòng)逐點(diǎn)測(cè)量的方式,存在數(shù)據(jù)點(diǎn)離散、缺乏可重復(fù)性等問題,實(shí)驗(yàn)結(jié)果缺乏說服力。因此迫切需要一種新的高精度的測(cè)試方式,來對(duì)高溫超導(dǎo)輻射源的空間分布和工作模式進(jìn)行研究。基于約瑟夫森效應(yīng)的高溫超導(dǎo)太赫茲源由于其頻率連續(xù)可調(diào)的優(yōu)良特性,其研究形成了一個(gè)重要的新興領(lǐng)域,而以半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的材料業(yè)和相關(guān)應(yīng)用也迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。近年來,為了迎接能源危機(jī)和環(huán)境污染的挑戰(zhàn),成本低、重量輕和效率高的太陽能電池已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢(shì)。目前大多數(shù)市場上都采用昂貴的結(jié)晶硅來制備太陽能電池,為了降低制造成本,新一代的硅薄膜太陽能電池正在研發(fā)中,但是較低的光電轉(zhuǎn)換效率限制了光的吸收利用率。因此,如何進(jìn)一步提高光電轉(zhuǎn)換效率,同時(shí)保證其制造成本是一個(gè)亟待解決的問題。近期,科學(xué)家研發(fā)了一種硅納米線制備的太陽能電池,由于其較強(qiáng)的光吸收轉(zhuǎn)化效率,被普遍認(rèn)為有很大的應(yīng)用前景。表面形態(tài)是表征半導(dǎo)體物理特性的重要參數(shù)之一,尤其在針對(duì)硅納米線太陽能電池的研究中。由于肉眼很難區(qū)分非晶體硅太陽能電池的表面缺陷,因此科研人員采用顯微鏡技術(shù)來研究太陽能電池的光伏性能(PV performance),如掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)。但是,大多數(shù)顯微鏡只能對(duì)樣品表面形貌進(jìn)行觀察,無法同時(shí)檢測(cè)其光電響應(yīng)。研發(fā)一套基于本征激光源的顯微鏡系統(tǒng)來對(duì)納米線進(jìn)行無損表征是有利的解決手段之一。本論文旨在研發(fā)自主創(chuàng)新的科學(xué)測(cè)試裝置,并將其用于高溫超導(dǎo)BSCCO太赫茲固態(tài)輻射源輻射的遠(yuǎn)場分布以及硅納米線太陽能電池的性能表征。論文的主要內(nèi)容包括以下兩個(gè)方面：第一,本文搭建了一套低溫轉(zhuǎn)角測(cè)試系統(tǒng)�；窘鉀Q了如何有效冷卻轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上樣品的技術(shù)難點(diǎn),通過LabVIEW程序?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)通信,樣品臺(tái)在360。范圍內(nèi)連續(xù)旋轉(zhuǎn),其低溫轉(zhuǎn)動(dòng)精度優(yōu)于1。,并可自動(dòng)測(cè)出每個(gè)角度點(diǎn)的輻射功率值,從而繪制出功率的角分辨圖譜。該系統(tǒng)的研發(fā)不僅有助于太赫茲輻射源的研究,同時(shí)也惠及各種超導(dǎo)器件的方向特性的研究。第二,本文搭建了一套室溫掃描光電顯微鏡,采用波長637nm的激光對(duì)硅納米線太陽能電池進(jìn)行無損表征,研究其表面缺陷和光轉(zhuǎn)化效率。整個(gè)系統(tǒng)采用LabVIEW程序?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)通信,掃描快速,成像方便。該系統(tǒng)的研發(fā)對(duì)常溫下的光敏感材料的研究有著很大的推進(jìn)作用。
[Abstract]:The terahertz ( THz ) wave refers to electromagnetic waves with a frequency of 1011Hz to 1013Hz , and has a lot of unique properties such as low photon energy and typical pulse width on the order of picoseconds , which makes the terahertz ( THz ) wave have considerable application prospect in the fields of communication , radar , astronomy , medical imaging , non - destructive testing , safety inspection and the like . In recent years , a new type of solar cell has been developed in order to meet the challenges of energy crisis and environmental pollution . The research and development of the system not only can help the research of terahertz radiation source , but also benefit the research of directional characteristics of various superconducting devices . Secondly , a set of room temperature scanning photoelectric microscope is set up , and the surface defects and light conversion efficiency are studied . The system adopts LabVIEW program to realize real - time control and data communication , and the scanning is fast and the imaging is convenient . The research and development of the system has a great advance on the research of light - sensitive materials under normal temperature .

【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O441.4;TN16

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本文編號(hào)：1544282