發(fā)布時間：2016-11-23 07:50

  本文關(guān)鍵詞：新型半導(dǎo)體納米晶的合成及光電性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》 2015年

新型半導(dǎo)體納米晶的合成及光電性能研究

楊馳  

【摘要】：近年來,半導(dǎo)體納米晶由于其獨特的物理、化學(xué)性能而被廣泛的研究,半導(dǎo)體納米材料在傳統(tǒng)學(xué)科和新興領(lǐng)域都有了很大的發(fā)展,被廣泛的應(yīng)用于光電器件,光催化和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域,已成為一個在納米材料科學(xué)的前沿熱點。進入21世紀以來,人類面臨的能源和環(huán)境問題日益嚴重,開發(fā)高效的潔凈新能源迫在眉睫,目前半導(dǎo)體納米材料在能源和環(huán)境方面具有很大的發(fā)展?jié)摿?是一種發(fā)展新型潔凈能源材料的重要途徑。本論文工作著重研究了新型無機半導(dǎo)體合金納米晶(Cu2Ge(S3-x,Sex))、磷化鎘單晶納米線、碲化鎘/三辛基氧膦核殼納米線和硒化銻/銻金屬異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的膠體溶液化學(xué)法合成,并對其性能進行了探索,考察了它們的應(yīng)用潛力,主要研究內(nèi)容為： (1)多元半導(dǎo)體材料由于組成復(fù)雜,各組分反應(yīng)速度差異很大,在制備過程中極易出現(xiàn)相分離的現(xiàn)象。根據(jù)軟硬酸堿化學(xué)理論,選擇反應(yīng)前驅(qū)體和反應(yīng)介質(zhì),通過膠體溶液合成化學(xué)方法,我們成功地制備出多元半導(dǎo)體Cu2Ge(S3-x,Sex)納米晶材料,實現(xiàn)了它們在全組分范圍內(nèi)的陰離子替代和相應(yīng)的帶隙調(diào)節(jié)：納米晶材料的帶隙隨著Se元素含量的增加而逐漸減小,在1.2～2.16eV內(nèi)連續(xù)可調(diào)。納米晶呈現(xiàn)單晶結(jié)構(gòu)、顆粒尺寸均勻。利用紫外-可見吸收光譜和循環(huán)伏安法考察了納米晶材料的光電特性,所有納米晶均顯示p型導(dǎo)電特性；進一步與n型的CdS納米棒陣列一起組裝了納米晶太陽能電池,顯示出明顯的光電轉(zhuǎn)換性能,證明了Cu2Ge(S3-x,Sex)納米晶在太陽能利用中的潛力。 (2)半導(dǎo)體一維材料被認為是納米器件的重要組成基元,但其形成過程中需要特殊晶面的優(yōu)勢生長和其他晶面的有效鈍化,可控制備的難度很高。我們采用溶液-液相-固相法,以低熔點的鉍納米顆粒為晶種在較低的溫度下催化生長磷化鎘納米線,并對納米線的生長條件進行了詳細的考察,實現(xiàn)了對納米線的長度調(diào)控,得到的納米線為單晶結(jié)構(gòu),具有明顯的量子尺寸效應(yīng),通過將磷化鎘納米線組裝成光電探測器,驗證了其在光電器件上的應(yīng)用潛力。 (3)通過與(2)類似的技術(shù),利用兩步法的方案,催化制備了碲化鎘納米線作為核心,三辛基氧膦為殼層的核殼納米線結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了對殼層厚度的調(diào)控,通過對單根核殼納米線進行的電導(dǎo)測試結(jié)果,表明了殼層結(jié)構(gòu)的三辛基氧膦具有電學(xué)絕緣的特性,為進一步發(fā)展光電器件奠定了材料制備的基礎(chǔ)。 (4)使用膠體溶液合成化學(xué)法,成功地制備了硒化銻納米線／銻金屬片的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。通過X射線衍射(XRD)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)及掃描透射電子顯微鏡圖(STEM)對這種異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的形貌、結(jié)構(gòu)與成分進行了詳細的考察。最后對硒化銻/銻異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)進行了光電化學(xué)表征。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN304;TB383.1
【目錄】：

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