Radio astronomy report; propagation through a disturbed ionosphere: effect upon range and angular resolution, Project Wide Band.

"RADC contract no. AF 30(602)-2077."

Fully spatial wide-band beamforming using a rectangular array of planar monopoles

This paper describes a spatial beamformer which by using a rectangular array antenna steers a beam in azimuth over a wide frequency band without frequency filters or tap-delay networks. The weighting coefficients are real numbers which can be realized by attenuators or amplifiers. A prototype including a 4 x 4 array of square planar monopoles and a feeding network composed of attenuators, power divider/combiners and a rat-race hybrid is developed to test the validity of this wide-band beamforming concept. The experimental results prove the validity of this wide-band spatial beamformer for small size arrays.

Study of epitaxial silicon layers with reference to the technology of semi-conductor devices

DUE TO COPYRIGHT RESTRICTIONS ONLY AVAILABLE FOR CONSULTATION AT ASTON UNIVERSITY LIBRARY AND INFORMATION SERVICES WITH PRIOR ARRANGEMENT

Colloidal dual-band gap cell for photocatalytic hydrogen generation

We report that the internal quantum efficiency for hydrogen generation in spherical, Pt-decorated CdS nanocrystals can be tuned by quantum confinement, resulting in higher efficiencies for smaller than for larger nanocrystals (17.3% for 2.8 nm and 11.4% for 4.6 nm diameter nanocrystals). We attribute this to a larger driving force for electron and hole transfer in the smaller nanocrystals. The larger internal quantum efficiency in smaller nanocrystals enables a novel colloidal dual-band gap cell utilising differently sized nanocrystals and showing larger external quantum efficiencies than cells with only one size of nanocrystals (9.4% for 2.8 nm particles only and 14.7% for 2.8 nm and 4.6 nm nanocrystals). This represents a proof-of-principle for future colloidal tandem cell.

Optical emission of strained direct-band-gap Ge quantum well embedded inside InGaAs alloy layers

We studied the optical properties of a strain-induced direct-band-gap Ge quantum well embedded in InGaAs. We showed that the band offsets depend on the electronegativity of the layer in contact with Ge, leading to different types of optical transitions in the heterostructure. When group-V atoms compose the interfaces, only electrons are confined in Ge, whereas both carriers are confined when the interface consists of group-III atoms. The different carrier confinement results in different emission dynamics behavior. This study provides a solution to obtain efficient light emission from Ge.

Dispositifs optoélectroniques à base de semi-conducteurs organiques en couches minces

Les petites molécules de type p à bandes interdites étroites sont de plus en plus perçues comme des remplaçantes possibles aux polymères semi-conducteurs actuellement utilisés conjointement avec des dérivés de fullerènes de type n, dans les cellules photovoltaïques organiques (OPV). Par contre, ces petites molécules tendent à cristalliser facilement lors de leur application en couches minces et forment difficilement des films homogènes appropriés. Des dispositifs OPV de type hétérojonction de masse ont été réalisés en ajoutant différentes espèces de polymères semi-conducteurs ou isolants, agissant comme matrices permettant de rectifier les inhomogénéités des films actifs et d’augmenter les performances des cellules photovoltaïques. Des polymères aux masses molaires spécifiques ont été synthétisés par réaction de Wittig en contrôlant précisément les ratios molaires des monomères et de la base utilisée. L’effet de la variation des masses molaires en fonction des morphologies de films minces obtenus et des performances des diodes organiques électroluminescentes reliées, a également été étudié. La microscopie électronique en transmission (MET) ou à balayage (MEB) a été employée en complément de la microscopie à force atomique (AFM) pour suivre l’évolution de la morphologie des films organiques minces. Une nouvelle méthode rapide de préparation des films pour l’imagerie MET sur substrats de silicium est également présentée et comparée à d’autres méthodes d’extraction. Motivé par le prix élevé et la rareté des métaux utilisés dans les substrats d’oxyde d’indium dopé à l’étain (ITO), le développement d’une nouvelle méthode de recyclage eco-responsable des substrats utilisés dans ces études est également présenté.

Dispositifs optoélectroniques à base de semi-conducteurs organiques en couches minces

Les petites molécules de type p à bandes interdites étroites sont de plus en plus perçues comme des remplaçantes possibles aux polymères semi-conducteurs actuellement utilisés conjointement avec des dérivés de fullerènes de type n, dans les cellules photovoltaïques organiques (OPV). Par contre, ces petites molécules tendent à cristalliser facilement lors de leur application en couches minces et forment difficilement des films homogènes appropriés. Des dispositifs OPV de type hétérojonction de masse ont été réalisés en ajoutant différentes espèces de polymères semi-conducteurs ou isolants, agissant comme matrices permettant de rectifier les inhomogénéités des films actifs et d’augmenter les performances des cellules photovoltaïques. Des polymères aux masses molaires spécifiques ont été synthétisés par réaction de Wittig en contrôlant précisément les ratios molaires des monomères et de la base utilisée. L’effet de la variation des masses molaires en fonction des morphologies de films minces obtenus et des performances des diodes organiques électroluminescentes reliées, a également été étudié. La microscopie électronique en transmission (MET) ou à balayage (MEB) a été employée en complément de la microscopie à force atomique (AFM) pour suivre l’évolution de la morphologie des films organiques minces. Une nouvelle méthode rapide de préparation des films pour l’imagerie MET sur substrats de silicium est également présentée et comparée à d’autres méthodes d’extraction. Motivé par le prix élevé et la rareté des métaux utilisés dans les substrats d’oxyde d’indium dopé à l’étain (ITO), le développement d’une nouvelle méthode de recyclage eco-responsable des substrats utilisés dans ces études est également présenté.

Designing intrinsically photostable low band gap polymers:a smart tool combining EPR spectroscopy and DFT calculations

A rapid and efficient method to identify the weak points of the complex chemical structure of low band gap (LBG) polymers, designed for efficient solar cells, when submitted to light exposure is reported. This tool combines Electron Paramagnetic Resonance (EPR) using the 'spin trapping method' coupled with density functional theory modelling (DFT). First, the nature of the short life-time radicals formed during the early-stages of photo-degradation processes are determined by a spin-trapping technique. Two kinds of short life-time radical (R and R′O) are formed after 'short-duration' illumination in an inert atmosphere and in ambient air, respectively. Second, simulation allows the identification of the chemical structures of these radicals revealing the most probable photochemical process, namely homolytical scission between the Si atom of the conjugated skeleton and its pendent side-chains. Finally, DFT calculations confirm the homolytical cleavage observed by EPR, as well as the presence of a group that is highly susceptible to photooxidative attack. Therefore, the synergetic coupling of a spin trapping method with DFT calculations is shown to be a rapid and efficient method for providing unprecedented information on photochemical mechanisms. This approach will allow the design of LBG polymers without the need to trial the material within actual solar cell devices, an often long and costly screening procedure.

Modifying the band gap and optical properties of Germanium nanowires by surface termination

Semiconductor nanowires, based on silicon (Si) or germanium (Ge) are leading candidates for many ICT applications, including next generation transistors, optoelectronics, gas and biosensing and photovoltaics. Key to these applications is the possibility to tune the band gap by changing the diameter of the nanowire. Ge nanowires of different diameter have been studied with H termination, but, using ideas from chemistry, changing the surface terminating group can be used to modulate the band gap. In this paper we apply the generalised gradient approximation of density functional theory (GGA-DFT) and hybrid DFT to study the effect of diameter and surface termination using –H, –NH2 and –OH groups on the band gap of (001), (110) and (111) oriented germanium nanowires. We show that the surface terminating group allows both the magnitude and the nature of the band gap to be changed. We further show that the absorption edge shifts to longer wavelength with the –NH2 and –OH terminations compared to the –H termination and we trace the origin of this effect to valence band modifications upon modifying the nanowire with –NH2 or –OH. These results show that it is possible to tune the band gap of small diameter Ge nanowires over a range of ca. 1.1 eV by simple surface chemistry.

Semiconducting Sn(3)O(4) nanobelts: Growth and electronic structure

The study of structures based on nonstoichiometric SnO(2-x) compounds, besides experimentally observed, is a challenging task taking into account their instabilities. In this paper, we report on single crystal Sn(3)O(4) nanobelts, which were successfully grown by a carbothermal evaporation process of SnO(2) powder in association with the well known vapor-solid mechanism. By combining the structural data and transport properties, the samples were investigated. The results showed a triclinic semiconductor structure with a fundamental gap of 2.9 eV. The semiconductor behavior was confirmed by the electron transport data, which pointed to the variable range hopping process as the main conduction mechanism, thus giving consistent support to the mechanisms underlying the observed semiconducting character.

Microwave dielectric permittivity and photoluminescence of Eu(2)O(3) doped laser heated pedestal growth Ta(2)O(5) fibers

We report the microwave dielectric properties and photoluminescence of undoped and europium oxide doped Ta(2)O(5) fibers, grown by laser heated pedestal growth technique. The effects of Eu(2)O(3) doping (1-3 mol %) on the structural, optical, and dielectric properties were investigated. At a frequency of 5 GHz, the undoped material exhibits a dielectric permittivity of 21 and for Eu(2)O(3) doped Ta(2)O(5) samples it increases, reaching up to 36 for the highest doping concentration. Nevertheless, the dielectric losses maintain a very low value. For this wide band gap oxide, Eu(3+) optical activation was achieved and the emission is observed up to room temperature. Thus, the transparency and high permittivity make this material promising for electronic devices and microwave applications. (c) 2008 American Institute of Physics.