Research relative to high resolution camera on the advanced X-ray astrophysics facility

The HRC (High Resolution Camera) is a photon counting instrument to be flown on the Advanced X-Ray Astrophysics Facility (AXAF). It is a large field of view, high angular resolution, detector for the x-ray telescope. The HRC consists of a CsI coated microchannel plate (MCP) acting as a soft x-ray photocathode, followed by a second MCP for high electronic gain. The MCPs are readout by a crossed grid of resistively coupled wires to provide high spatial resolution along with timing and pulse height data. The instrument will be used in two modes, as a direct imaging detector with a limiting sensitivity of 10 to the -15 ergs sq cm sec in a 10 to the 5th second exposure, and as a readout for an objective transmission grating providing spectral resolution of several hundreds to thousands

Structural and optical properties of CsI thin films: Influence of film thickness and humidity

Structural and optical studies have been performed on the thermally-evaporated "as-deposited" and "humid air aged" CsI thin films. The structural analysis for both "as-deposited" and "humid air aged" films shows a well-oriented peaks position of (110) and (220) lattice planes with a compressive stress in the films. The crystal quality has been investigated through the structural parameters. The increase in peak intensity as well as sharpness with film thickness implies the improvement of crystallinity. The optical absorbance of CsI films has been analyzed in the wavelength range of 190 nm - 900 nm in order to estimate the band gap energy of the films. Slater's model has also been used to explain the degradation of band gap energy with the increase in crystallite size.Comment: Accepted for publication in Physica B: Condensed Matter Journa

Digest of celestial X-ray missions and experiments

Information on instruments, the platforms that carried them, and the data they gathered is presented. Instrument selection was confined to detectors operating in the 0.20 to 300 keV range. Included are brief descriptions of the spacecraft, experiment packages and missions. Cross-referenced indexes are provided for types of instruments, energy ranges, time spans covered, positional catalogs and observational catalogs. Data sets from these experiments (NSSDC) are described

Metal assisted chemically etched silicon nanowires for application in a hybrid solar cell

>Magister Scientiae - MScPhotovoltaic (PV) devices based on inorganic-organic hybrid active layers have been extensively studied for over a decade now. However, photoactive hybrid layers of material combinations such as rr-P3HT and SiNWs still require further exploration as candidates for solar cell (SC) fabrication, due to favourable optical absorption and charge carrier mobility associated with them respectively. The ultimate goal of the study is to fabricate ITO/PEDOT:PSS/rr-P3HT:SiNWs/Al SCs with different SiNWs content and investigate the different parameters or factors influencing the performance of these cells. The vertically aligned SiNW arrays on a Si wafer were synthesised via metal assisted chemical etching (MACE) and a method of chemically detaching these wires was developed. The average length and the diameter of the SiNWs obtained were 4.5 μm and 0.2 μm, respectively. Different weight ratios of as-synthesised SiNWs were then incorporated within rr-P3HT to form different hybrid solutions, i.e. rr-P3HT: 0.3 wt% SiNWs, rr-P3HT: 0.7 wt% SiNWs and rr-P3HT: 1.3 wt% SiNWs. In addition, a pure rr- P3HT solution was made for reference purposes. SEM characterisation shows that the SiNWs are randomly distributed across the active area, and that the film becomes progressively inhomogeneous upon addition of SiNWs, whereas the TEM characterisation revealed that there is no chemical interaction between the rr-P3HT and SiNWs. The UV-Vis and PL spectra suggest that there are changes in absorption and emission characteristics upon SiNW incorporation into the rr-P3HT matrix, which may have impacted the charge transfer .The electrical properties of the different hybrid films were probed using Hall Effect measurements, which revealed that the conductivity increases with the increase in the concentration of nanowires (NWs). The increase in conductivity upon the addition of SiNWs in the rr-P3HT matrix was related to an increase of the mobility (μ) of charge carriers in the hybrid films

Efficient and bright warm-white electroluminescence from lead-free metal halides.

Solution-processed metal-halide perovskites are emerging as one of the most promising materials for displays, lighting and energy generation. Currently, the best-performing perovskite optoelectronic devices are based on lead halides and the lead toxicity severely restricts their practical applications. Moreover, efficient white electroluminescence from broadband-emission metal halides remains a challenge. Here we demonstrate efficient and bright lead-free LEDs based on cesium copper halides enabled by introducing an organic additive (Tween, polyethylene glycol sorbitan monooleate) into the precursor solutions. We find the additive can reduce the trap states, enhancing the photoluminescence quantum efficiency of the metal halide films, and increase the surface potential, facilitating the hole injection and transport in the LEDs. Consequently, we achieve warm-white LEDs reaching an external quantum efficiency of 3.1% and a luminance of 1570 cd m-2 at a low voltage of 5.4 V, showing great promise of lead-free metal halides for solution-processed white LED applications

Design and tests of the hard X-ray polarimeter X-Calibur

X-ray polarimetry promises to give qualitatively new information about high-energy astrophysical sources, such as binary black hole systems, micro-quasars, active galactic nuclei, and gamma-ray bursts. We designed, built and tested a hard X-ray polarimeter X-Calibur to be used in the focal plane of the InFOCuS grazing incidence hard X-ray telescope. X-Calibur combines a low-Z Compton scatterer with a CZT detector assembly to measure the polarization of 10-80 keV X-rays making use of the fact that polarized photons Compton scatter preferentially perpendicular to the electric field orientation. X-Calibur achieves a high detection efficiency of order unity.Comment: 9 pages, 5 figures, conference proceedings: SPIE 2011 (San Diego

Advanced electro-optical imaging techniques

The papers presented at the symposium are given which deal with the present state of sensors, as may be applicable to the Large Space Telescope (LST) program. Several aspects of sensors are covered including a discussion of the properties of photocathodes and the operational imaging camera tubes

Multi-Cation Perovskite Semiconductors for All-Perovskite Tandem Solar Cells

Der steigende Energiebedarf sowie der damit verbundene rasante Anstieg der Treibhausgasemissionen verursacht durch fossile Brennstoffe erfordern einen Übergang hin zu alternativen, sauberen Energiequellen. Dabei spielt die Photovoltaik als reichlich verfügbare und vielseitige Energiequelle eine entscheidende Rolle bei der Umsetzung dieses Übergangs. Perowskit-Solarzellen mit elektrischen Wandlungswirkungsgraden von über 25% gehören zu den vielversprechendsten Kandidaten neuer Photovoltaiktechnologien. Es wird erwartet, dass sie nicht nur aufgrund ihrer bemerkenswerten Entwicklungen in Bezug auf Leistungssteigerung, sondern auch auf Kostensenkung eine Schlüsselrolle in der Zukunft der Photovoltaik-Technologie spielen werden. Über ein Jahrzehnt an Optimierungen der Bauteilarchitektur und dem Erlangen neuer Erkenntnisse zu den Materialeigenschaften haben zur Verbesserung der Wirkungsgrade der Perowskit-Solarzellen und so zu deren stetigen Weiterentwicklung geführt. Dennoch sind diverse Fragen zum Verständnis der Eigenschaften dieser Materialklasse weiterhin ungeklärt. Ein häufig beobachtetes Phänomen ist die spontane Erhöhung des Wirkungsgrades frisch hergestellter Perowskit-Solarzellen, die über eine Zeitskala von einigen Tagen bis Wochen bei Lagerung bei Raumtemperatur auftritt. Der Ursprung dieses umstrittenen Phänomens ist eine Fragestellung, der im ersten Teil dieser Arbeit nachgegangen werden soll. Eine detaillierte Untersuchung zeigt, dass die spontane Erhöhung des Wirkungsgrades für eine Vielzahl von Multikationhalogenid Perowskit-Solarzellen mit unterschiedlichen Absorberzusammensetzungen und Bauteilarchitekturen auftritt. Trotz ihrer rasanten Entwicklung ist der Wirkungsgrad von einfachen Perowskit-Solarzellen nach oben theoretisch begrenzt (35%). Kürzlich haben vollständig Perowskit-basierte Tandemsolarzellen, bestehend aus einer oberen Perowskit-Solarzelle mit hoher Bandlücke und einer unteren Perowskit-Solarzelle mit geringerer Bandlücke, eine neue Möglichkeit hin zu hocheffizienten aber gleichzeitig kostengünstigen Solarzellen eröffnet. In dieser Arbeit werden die Herausforderungen der Perowskit-Solarzellen mit geringer Bandlücke im Hinblick auf der Erzielung hocheffizienter Solarzellen diskutiert und Strategien zu deren Überwindung entwickelt. Zu Beginn dieser Arbeit wird durch Optimierung der Absorberzusammensetzung eine deutliche Verbesserung der Photostabilität in diesen Solarzellen erzielt. Dies ermöglicht die Herstellung stabiler Perowskit-Absorber mit Bandlücken von 1,26 eV, was einem breiten Photonenabsorptionsbereich entspricht, der sich bis zu ca. 1000 nm erstreckt. Eine generelle Einschränkung bei der effizienten Nutzung des Potenzials dieser Absorber sind die optischen Verluste durch alle vor dem Absorber mit geringer Bandlücke befindlichen Schichten in der Tandemkonfiguration. Diese Arbeit stellt sich der Herausforderung, die optischen Verluste auf zwei Arten zu reduzieren: (i) Ersatz der kommerziellen transparenten Frontelektrode durch eine gesputterte hochtransparente Elektrode mit deutlich geringerer parasitärer Absorption im nahen infraroten Bereich (<2%) und (ii) Beseitigung der lochselektiven Transportschicht der Solarzelle mit geringer Bandlücke welche die optischen Verluste im kurzwelligen Bereich begrenzt. Als Ergebnis können stabile und effiziente vollständig Perowskit-basierte Tandemsolarzellen mit Wirkungsgraden von bis zu 24,8% demonstriert werden, was zu den höchsten bisher berichteten Werten für dieses Bauteilkonzept gehört