半導體Sn、Sb基硫屬化合物的制備及其性能研究.pdf

1、本論文采用溫和簡單的方法高效合成了若干種半導體納米材料,將其制成了光電探測器、氣敏傳感器等相關器件,對其各項性能進行了較完善的測試研究,制成的相關器件在部分性能上取得了一定的突破,加深了對光電子器件機理和氣敏機理的認識,同時開發(fā)出了若干種具有可見光響應的新型高效催化劑。論文的主要內容如下:
　　1、采用溫和的多元醇回流方法,我們在常壓下快速大量合成了多孔SnS和SnS2納米材料,并對其形貌、成分以及電子結構進行了分析和計算。制備了

2、一種新型的基于光電化學電池的可見光光電探測器,并對其性質進行了基本的測試,顯示了這兩種多孔材料制成的器件對可見光有極強的光敏感性,對于SnS制成的光電探測器其響應時間和恢復時間可以達到0.5秒,光響應開關比可以達到1.4×103,這個結果相對于其他SnS光電探測器的報道高了接近三個數(shù)量級。光催化性質測試顯示利用微量材料進行吸附和光降解的可行性,我們把重點放在選用盡量少的材料達到最高的光催化效果上,實現(xiàn)了微量材料短時間內成功吸附和降解染料

3、的目的。
　　2、在對多孔SnS和SnS2材料進行原位氧化煅燒的基礎上,我們制備得到了兩種多孔SnO2納米花樣品,并對其進行了表征,確定了這兩種物質的形貌、結晶度和帶隙等基本特征。選用這兩種SnO2樣品制成氣體傳感器,進行了對乙醇、甲醇、丙酮和甲醛的靈敏度測試,發(fā)現(xiàn)在最佳溫度270℃時由SnS前驅體得到的SnO2多孔材料的乙醇靈敏度為43.23,具有極高的靈敏度和極快的響應和恢復時間,同時對其他幾種氣體也有一定的響應和達到0.5p

4、pm的探測精度。為了更進一步的提高這種氣敏傳感器的靈敏度,我們對這種多孔材料進行擔載Pt的修飾,擔載后其最佳測量溫度降低到120℃,且其對乙醇氣體的靈敏度達到了103.85,得到了2.4倍的提升,不僅如此,我們還發(fā)現(xiàn)其在90℃靈敏度就可以達到40.64,接近擔載重金屬前的水平。最后我們還對另一種多孔SnO2氣體傳感器的性質也進行了測試,表明同樣具有很好的氣體靈敏度?？傊?我們的測試結果表明了這種由前驅體煅燒得到的多孔SnO2材料制成的傳

5、感器對于多種揮發(fā)性的有機氣體尤其是乙醇氣體有較高的靈敏度,擔載重金屬Pt后其靈敏度可以得到極大的提高,并且最佳工作溫度可以有效的降低,這樣就為SnO2氣敏傳感器的低溫實用化發(fā)展提供了一個新的思路。
　　3、一維納米結構材料便于電子傳輸,有利于電子-空穴對的轉移,近年來被科研人員廣泛關注,我們利用簡單的回流方法制備得到了一維SnS納米帶,并測量了其光電性質,測試結果發(fā)現(xiàn)其光電化學性質比我們前面測得的SnS多孔結構的光電流密度更大,是

6、幾乎所有關于SnS材料光電化學性質里面報道的最高結果之一,如果用作一種新型的光電探測器其開關比可以達到336,響應時間和恢復時間為0.1秒。將該種材料涂覆在PET上制成的柔性光電探測器具有很高的柔韌性,對不同強度的可見光都有極快的反應能力,開關比可以達到22,響應時間為5.4秒,恢復時間為1.8秒。光催化效果顯示該種帶狀形貌材料對亞甲基藍有很強的敏感性,可以在2個小時內把染料吸附和光降解完畢,是一種高效的光催化劑材料。
　　4、發(fā)

7、展制備了針狀和花狀的Sb2S3樣品,并在剛性FTO和柔性PET兩種基底上制備成功了光電探測器,花狀形貌樣品制成的兩種光電探測器都表現(xiàn)出了比較優(yōu)異的性能。在FTO片上制備的花狀形貌的光電探測器具有較高的光電響應特性,其響應時間和恢復時間分別達到6毫秒和10毫秒,開關比可以達到38,材料和電極的接觸面具有良好的歐姆接觸,具有較低的線性動態(tài)范圍和波長的選擇性響應。將材料均勻涂覆在PET上制成的柔性光電探測器,其開關比為5,響應時間和恢復時間分