Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Plazmoniczne ogniwa fotoelektrochemiczne

Jakubowska Małgorzata, Parzuch Aleksandra, Bieńkowski Krzysztof, Solarska Renata, Wróbel Piotr

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2023

|

Vol. 72, nr 3

53--64

PL

Wciąż rosnące globalne zapotrzebowanie na czystą energię wymusza opracowanie technologii wytwarzania jej wydajnych i odnawialnych źródeł. Jednym z kierunków rozwoju są cienkowarstwowe układy fotowoltaiczne pozwalające na wydajną konwersję energii słonecznej na elektryczną lub chemiczną i wykorzystanie jej do produkcji wodoru, który jest jednym z najbardziej obiecujących pierwiastków do magazynowania „zielonej energii”. wydajność układów fotowoltaicznych determinowana jest m.in. własnościami półprzewodnika, w którym następuje absorpcja światła i generacja par elektron-dziura. efektywność tego procesu może zostać podniesiona dzięki wykorzystaniu powierzchniowego rezonansu plazmonowego wzbudzonego na nanocząstkach metalicznych umieszczonych na powierzchni lub wewnątrz materiału aktywnego. kolektywne drgania plazmy elektronowej wzbudzone w nanocząstce prowadzą do pułapkowania i wzmocnienia pola elektromagnetycznego, które rezonansowo rozproszone do warstwy aktywnej podnosi absorpcję w ogniwie. dobór materiału, rozmiaru oraz kształtu nanocząstek pozwala na widmowe strojenie absorpcji w układzie. celem badań w tej pracy jest poprawa wydajności ogniw z elektrodami z tlenku miedzi dzięki zastosowaniu nanocząstek srebra domieszkowanego palladem. nanocząstki wytworzono metodą fizycznego osadzania z fazy gazowej. wykonane struktury charakteryzowano optycznie za pomocą spektrofotometrii oraz mikroskopii SEM. Przeprowadzone prace wykazują wzrost wydajności ogniwa zależny od kształtu oraz wielkości wykorzystanych nanocząstek. najlepsze wyniki uzyskano dla układów poddanych wygrzewaniu po osadzeniu nanocząstek, co skutkuje poprawą ich trwałości chemicznej i odpowiedzi optycznej.

EN

The constantly growing global demand for clean energy forces the development of technologies producing efficient and renewable energy sources. one direction of development is thin-film photovoltaic systems that allow for the efficient conversion of solar energy to electrical or chemical energy and their usage in production of hydrogen, which is one of the most promising elements for storing green energy. The efficiency of photovoltaic systems is determined, among others factors, by properties of a semiconductor in which light is absorbed and electron-hole pairs are generated. The efficiency of this process can be increased by using surface plasmon resonance induced on metallic nanoparticles located on the surface or inside the active material. collective oscillations of the electron plasma excited in the nanoparticle lead to trapping and enhancement of the electromagnetic field, which, resonantly scattered to the active layer, increases the absorption in the cell. The selection of the material, size and shape of the nanoparticles allows spectral tuning of the absorption in the system. This study aims to improve the efficiency of electrochemical cells with copper oxide electrodes by incorporating silver nanoparticles doped with palladium. The nanoparticles were prepared using physical vapour deposition. The fabricated structures were optically characterised by spectrophotometry and SEM microscopy. The conducted research demonstrates an increase in cell efficiency depending on the shape and size of the applied nanoparticles. The best results were obtained for systems subjected to post-deposition annealing, resulting in improved chemical stability and optical response of nanoparticles.

2

Kubit fizyczny

Romaniuk Ryszard

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2021

|

Vol. 62, nr 3

20--27

PL

Kubit fizyczny, na potrzeby niniejszych rozważań, można zdefiniować jako izolowany obiekt kwantowy o dwóch statystycznie superponowanych stanach kwantowych, który posiada potencjał aplikacyjny (funkcjonalny) jako kubit logiczny. Czas koherencji kubitu fizycznego (czas życia, czas istnienia w stanie superpozycji) musi być odpowiednio długi, aby umożliwić zastosowania praktyczne. Czas życia kubitu w stanie koherencji jest określony przez procesy dekoherencji środowiskowej. Kubit (logiczny) w obszarze kwantowej teorii informacji jest elementarną jednostką informacji kwantowej, analogiem do skalarnego bitu. W odróżnieniu od unormowanej skalarnej wartości bitu 0 lub 1, kubit jest wektorem unormowanym (ale nie w dwuwymiarowej przestrzeni Euklidesa) w dwuwymiarowej przestrzeni Hilberta o bazie ortonormalnej {|0>, |1>}, q=α|0>+β|1>, gdzie α, β są unormowanymi |α²|+|β²|=1 liczbami zespolonymi i statystycznymi amplitudami stanów kwantowych. W notacji Diraca |0>=[1,0], |1>=[0,1]. Pomiar powoduje kolaps koherentnego stanu kwantowego będącego statystyczną superpozycją stanów składowych do stanu dyskretnego z prawdopodobieństwami |α²| dla stanu |0>, i |β²| dla stanu |1>. Tak zdefiniowany logicznie kubit musi być wykonany fizycznie na realizowalnych, stabilnych, dwupoziomowych obiektach kwantowych. Jako kubity fizyczne stosuje się np. cząstki o spinie ½, elektron, polaryzację pojedynczego fotonu, izolowane pojedyncze atomy neutralne i jony, ale także kubity syntetyczne jak kolorowe centra wakancyjne w kryształach, kropki kwantowe, oraz emergencje kwantowe jak kwazicząstki i kwantowe pobudzenia kolektywne np. plazmoniczne.

EN

The physical qubit, for the purposes of these considerations, can be defined as an isolated quantum object with two statistically superposed quantum states, which has an application (functional) potential as a logical qubit. The coherence time of the physical qubit (lifetime, lifetime in superposition) must be long enough to allow for practical applications. The lifetime of a qubit in a coherence state is determined by the processes of environmental decoherence. The (logical) qubit in the field of quantum information theory is an elementary unit of quantum information, analogous to a scalar bit. Unlike a normalized scalar bit value of 0 or 1, a qubit is a normed vector (but not in a two-dimensional Euclid space), in a two-dimensional Hilbert space with an orthonormal basis {|0>,|1>}, q = α | 0> + β | 1>, where α, β are normalized |α²|+|β²|=1 complex numbers and statistical amplitudes of quantum states. In Dirac notation, |0>=[1,0], |1>=[0,1]. The measurement causes a collapse of a coherent quantum state which is a statistical superposition of the component states to the discrete state with the probabilities |α²| for the state |0>, and |β²| for state |1>. Such a logically defined qubit must be physically realized on stable, two-level quantum objects. Physical qubits are e.g. spin ½ particles, electrons, single photon polarization, isolated neutral atoms, and ions, but also synthetic qubits such as coloured vacancy centres in crystals, quantum dots, and quantum emergencies such as quasiparticles and quantum collective stimulations, e.g. plasmonic.

3

Parametry konwersji fotowoltaicznej dla fotoogniw plazmonicznych na bazie ZnO z nanocząstkami srebra i złota

Gwóźdź K., Płaczek-Popko E., Zielony E., Gumienny Z., Pietruszka R., Witkowski B. S., Kopalko K., Godlewski M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 9

36--38

PL

W pracy zbadano struktury fotowoltaiczne na bazie nanosłupków tlenku cynku pokrytych warstwą ZnMgO, a następnie warstwą ZnO:Al (AZO). Nanosłupki zostały wytworzone na podłożu krzemowym i pokryte nanocząstkami złota lub srebra. Z pomiarów transmisji i odbicia wywnioskowano, że próbki z nanocząstkami srebra odbijają znaczną ilość światła w zakresie widzialnym, co powoduje spadek wydajności kwantowej w tym zakresie. W podczerwieni próbki z nanocząstkami mają wyższą wydajność kwantową niż próbka referencyjna bez nanocząstek. Stwierdzono, że próbka z nanocząstkami złota ma najwyższą wydajność kwantową w całym zakresie czułości 400-800 nm. Ponadto jej sprawność osiąga również najwyższą wartość – 5,79%.

EN

In this article photovoltaic structures based on ZnO nanorods covered with ZnMgO and ZnO:Al (AZO) layers were studied. The nanorods were grown on sillicon and covered with gold or silver nanoparticles. From the transmission and reflection measurments it was concluded that the samples with silver nanoparticles reflect more light in the visible spectra, which cause the decrease in external quantum efficiency for this wavelength range. In the infrared range the samples with nanoparticles have higher external quantum efficiency than the referance sample without the nanoparticles. It was also concluded, that the sample with gold nanoparticles have the highest external quantum efficiency in the wavelength range from 400-800 nm. Furthermore, the sample has the highest efficiency – 5.79%.

4

Przegląd metod otrzymywania materiałów plazmonicznych oraz wybranych alternatywnych materiałów

Korzeb K., Gajc M., Pawlak D.

Materiały Elektroniczne

|

2014

|

T. 42, nr 2

18--29

PL

Praca przedstawia przegląd literaturowy dotyczący technologii otrzymywania materiałów plazmonicznych oraz propozycji materiałów alternatywnych do obecnie stosowanych materiałów w obszarze plazmoniki. W analizie literaturowej przedstawiono porównanie metod top-down i bottom-up do otrzymywania materiałów plazmonicznych w postaci warstw, jak również jako materiałów objętościowych. Dodatkowo wybrano potencjalnie najkorzystniejsze alternatywne materiały plazmoniczne, które mogą zastąpić współcześnie używane materiały konwencjonalne stosowane w dziedzinie plazmoniki.

EN

In this work we reviewed the fabrication methods of both plasmonic materials and novel alternative materials for plasmonics. The analysis of the literature enabled a comparison of 'top-down' and 'bottom-up' preparation methods of plasmonic materials, in the form of layers as well as bulk materials. In addition, potentially the best alternative plasmonic materials which can replace conventional materials for plasmonics are proposed.

5

Optyczne własności nanokompozytów otrzymywanych metodą mikrowyciągania na bazie szkła NBP i domieszkowanych nanocząstkami Ag i jonami Er3+

Surma B., Gajc M., Pawlak D. A.

Materiały Elektroniczne

|

2013

|

T. 41, nr 4

34--49

PL

Opracowano technologię otrzymywania włókien szklanych z Na5B2P3O13 (NBP) oraz włókien NBP domieszkowanych nanocząstkami srebra i jonami Er3+ (NBP_Er3_nAg) przy użyciu metody mikrowyciągania. Metoda ta jest interesująca ze względu na możliwość uzyskania trwałych nanokompozytowych struktur 3D. Zbadano własności optyczne otrzymanych struktur. W czystym NBP obserwowano przesunięcie krawędzi absorpcji w kierunku długofalowym (do ~ 250 nm), który wiązany jest ze wzrostem zasadowości optycznej szkła wskutek zmiany wzajemnego stosunku niemostkowanych do zmostkowanych jonów tlenu. W strukturach NBP_Er3_nAg wzbudzanych linią 325 nm lasera He-Cd obserwowano transfer energii z widma emisyjnego szkła NBP do jonów Er3+ i nanocząstek srebra. Stwierdzono około dwukrotny wzrost emisji dla przejść 4I13/2-4I15/2 w obecności nanocząstek Ag w wyniku transferu energii z nAg do jonów Er3+ . Po raz pierwszy zaobserwowano również w 300K emisję przy 615 nm pochodzącą od przejść 4G11/2-4I11/2 . Ponad pięciokrotne wzmocnienie występuje w obecności silnego piku związanego z LSPR wskutek transferu energii z nanocząstek nAg na poziom 4G11/2 jonu erbu. Przy wzbudzaniu rezonansowym dla przejść 4I15/2-4F7/2 linią 488 nm emisja przy 1532 nm pochodzi głównie od wzbudzenia poziomu 4I13/2 w wyniku relaksacji wielofononowej z poziomu 4F7/2 , a obserwowane gaszenie emisji przy 1532 nm wynika z transferu energii z jonów Er3+ do grupy hydroksylowej OH, transferu pomiędzy jonami erbu oraz transferu do nanocząstek srebra.

EN

A new technology of the manufacturing of Na5B2P3O13 (NBP) glass fibers doped with erbium ions and silver nanoparticles (nAg) was elaborated by using micro-pulling method (μ - PD). The method is interesting as it allows to obtain the solid and stable 3D nanocomposite structures. The optical features of these structures were studied. A “red shift” of the absorption band gap observed for pure NBP fibers was related to the change in the optical basicity of the glass due to the change in the relation between bridging and non-bridging oxygen. In the plasmonic composite doped with nAg and Er3+ (NBP:Er3:nAg) excited with 325 nm line of He-Cd laser a radiative energy transfer was observed from matrix emission to Er3+ and nAg. Twofold increase of the emission for 4I13/2-4I15/2 transition was stated in presence of nAg. For the first time the emission at 615 nm for 4G11/2 -4I11/2 transitions was observed and more than fivefold increase in the intensity of this line occurred in the presence of the strong local surface plasmon resonance (LSPR) due to energy transfer from nAg. During excitation with 488 nm line the intensity of the emission at 1536 nm (4I13/2-4I15/2 transitions) was mainly controlled by the energy transport from Er3+ ions to hydrocarboxyl group OH as well as energy migration between erbium ions.

6

Generacja plazmonów polarytonów powierzchniowych na strukturach periodycznych

Roszkiewicz A.

IPPT Reports on Fundamental Technological Research

|

2013

|

nr 3

1--166

PL

Niniejsza praca dotyczy generacji plazmonów polarytonów powierzchniowych (SPP) na asymetrycznych periodycznych strukturach metalowych. Przedstawiono wyniki numeryczne obrazujące działanie nowej konfiguracji jednowymiarowej struktury dyfrakcyjnej umożliwiającej kontrolę kierunku propagacji energii przy powierzchni przy zachowaniu padania normalnego. Warstwowa struktura składa się z dwóch różnych metalowych siatek, zanurzonych w różnych dielektrykach. Pokazano, że nawet niewielka zmiana ich przesunięcia względnego bądź zmiana kontrastu dielektrycznego może powodować zmianę kierunku propagacji energii w polu bliskim. Efekt ten może być wykorzystany przy projektowaniu urządzeń optycznych. W pracy przedstawiono także zarys metody numerycznej RCWA oraz rozszerzeń, na podstawie których opracowany został wszechstronny i zaawansowany kod numeryczny pozwalający na symulację oddziaływania pola elektromagnetycznego (EM) z wielowarstwową strukturą periodyczną o dowolnym profilu. Program umożliwia symulację padania, pod dowolnym kątem, fali płaskiej o dowolnej polaryzacji liniowej, bądź wiązki o dowolnym rozkładzie amplitudy i fazy. Możliwe jest także obliczenie spektralnych współczynników odbicia i transmisji, zależności dyspersyjnych, oraz wizualizacja rozkładu składowych pola w dowolnej płaszczyźnie. Przedstawione zostały także teoretyczne podstawy generacji i propagacji SPP. Przeprowadzono analizę modów cząstkowych wzbudzanych na metalowej strukturze jednowarstwowej pod kątem oddziaływania międzymodowego oraz transformacji modów zlokalizowanych w zdelokalizowane i ich wpływu na kierunek przepływu energii przy powierzchni. Zidentyfikowane zostały mody struktury dwuwarstwowej, ich wzajemne oddziaływanie oraz ich wpływ na odpowiedź optyczną całej struktury. Została sformułowana teza dotycząca możliwości interpretacji fizycznej działania struktury na podstawie analizy jednej z opisywanych konfiguracji. Wyjaśniono przyczyny fizyczne odpowiadające za zmianę kierunkowości propagacji energii w oparciu o analizę relacji dyspersji struktury i kierunków propagacji modów związanych z normalną do powierzchni ekwienergetycznej wyznaczoną przez wektor prędkości grupowej danego modu.

EN

The dissertation concerns the surface plasmon polariton (SPP) generation at asymmetrical periodic metal structures. Numerical results show an ability of new periodic one-dimensional configuration of metal grating to control energy propagation direction in the vicinity of the structure by a change of one of its geometrical parameters maintaining in the same time the advantage of normal incidence. The layered structure consists of two different metal gratings immersed in different dielectric media. It is showed that even a small change in the relative shift between both layers or a change in the dielectric filling contrast may redirect the energy in the near field. This effect may be useful in designing optical devices. An outline of numerical method used (RCWA) together with several extensions is given. This enabled to develop a versatile and advanced numerical code that allows to simulate electromagnetic (EM) field behaviour at multilayer periodic structures of arbitrary profile. The code allows to simulate EM field in the form of plane wave of linear polarisation impinging under the arbitrary angle or in the form of finite-diameter optical beam of arbitrary distribution of amplitude and phase. It also gives the possibility to calculate spectral transmission and reflection coefficients, dispersion relations and to visualise the distribution of field components in any plane. A theoretical basis of SPP generation and propagation is also given. An analysis of partial modes excited at one-layer metal periodic structure with the stress on modal interaction, surface-to-localized plasmon polariton transformation and their influence on the energy propagation direction near the structure is also presented. In addition, an identification of two-layered structure modes, their mutual interaction and influence on the whole optical response of the structure is given. Finally, a thesis regarding the possibility of physical interpretation of the principle of working of the asymmetrical structure is presented, based on one of the descripted configurations. On the basis of the dispersion relation analysis and modes propagation directions that are connected with the normal to equienergetic curve determined by a group velocity vector of the mode, physical reasons responsible for a change in the energy propagation direction are presented.

7

Plazmonika w fotowoltaice : próby aplikacji

Starowicz Z., Lipiński M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 7

101-103

PL

Plazmony zlokalizowanych na nanocząstkach metali szlachetnych dają możliwość do zastosowania tych cząstek w wielu dziedzinach, także w fotowoltaice. Praca zawiera wytłumaczenie fizyczne tego zjawiska. Przedstawione zostały także podstawowe parametry, od których zależeć będą własności struktury plazmonicznej stosowanej do ogniw słonecznych. Przybliżona została również koncepcja wytworzenia takiej struktury alternatywnymi i tańszymi metodami opartymi o roztwory koloidalne srebra. Zaprezentowane zostały wstępne wyniki i obserwacje dla tej metody.

EN

Localized surface plasmons on noble metal nanoparticle open up new possibilities of application in many fields, also in photovoltaics. The paper contains physical explanation of this phenomenon. Basic parameters that influence properties of plasmonic structure for solar cells were presented. The concept of such structure for alternative and cheaper methods based on colloidal silver solution was described as well as preliminary results and observations for this method.