项目名称: 新型辐致光伏核电池的荧光光谱调控与增强机理研究

项目编号: No.11505096

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 刘云鹏

作者单位: 南京航空航天大学

项目金额: 23万元

中文摘要: 辐致光伏效应核电池作为未来低功率电子器件的长寿命微型动力源,具有较高的研究价值和发展潜力。本项目在已有研究基础之上,提出“量子点调控”和“表面等离激元共振强化”相结合的改进新思路,以提高辐致光伏效应核电池中辐致荧光光谱与光伏响应的匹配程度,并增强辐致荧光的发射强度。建立微纳米尺度的电池换能单元精细结构模型,采用历史凝聚算法、Kubelka-Munk理论以及精细平衡原理等,精确模拟α粒子、辐致荧光光子及电子空穴对的输运过程,构建核电池各物理参量与电池性能的理论关系。研究核壳结构量子点荧光材料的结构参数对辐致荧光光谱的调控机理;揭示金属纳米颗粒表面等离激元共振效应对荧光发射的增强机制,获得量子点和金属纳米颗粒的物理参量优化值及理想耦合方式。以制备出的改进型电池样品为测试对象,研究同位素源α粒子对新型荧光材料长期作用的影响规律,评估电池使用寿命和性能稳定性,为此类型核电池的实际应用提供技术参考。

中文关键词: 核电池;辐致光伏效应;量子点荧光材料;;荧光光谱调控;荧光增强效应

英文摘要: As one optional type of micro power sources for low-power electronic devices, radioluminescence photovoltaic nuclear microbatteries have great value to study and magnificent potential development due to their special advantages. On the basis of the previous research, this project proposes a new improved idea about combining quantum dots regulation and surface plasmons resonance enhancement. This new idea could enhance the matching degree of radioluminescence spectra and photovoltaic response and improve the luminescence emission intensity. A micro-nano-scale fine structure model of the mircobattery energy conversion unit will be established with the theory. By using the Condensed-history Algorithm, Kubelka-Munk theory and detailed balance principle, the transport process of alpha particles, radioluminescence photons and electron-hole pairs will be simulated accurately to research the physical mechanisms of the physical parameters on the output performance of microbatteries. The regulatory mechanism of the structural parameters on the radioluminescence spectrum of the core-shell structure quantum dots will be researched. The enhancement mechanism of the radioluminescence emission with the surface plasmons resonance effect will be discussed in detail. Then the optimal physical parameters and ideal coupling method of quantum dots and metal nanoparticles can be obtained. Improved battery prototypes, which are fabricated, will be prepared as test objects to analyze the influence law of α particles on the properties of luminescent materials. The service life and the performance stability of microbatteries will be studied. This research work will offer technical references for the practical applications of this type of nuclear batteries.

英文关键词: nuclear battery;radioluminescence photovoltaic effect;quantum dot fluorescence materials; fluorescence spectra regulation; radioluminescence enhancement effect

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