CdTe-TiO2納米管陣列同軸異質(zhì)結(jié)的制備及其摻雜改性研究.pdf

1、能源危機和環(huán)境污染已成為日益嚴峻的全球性的兩大主要問題,對人類的生存提出了巨大的挑戰(zhàn),而光催化技術(shù)能有效地解決這兩大問題。因為利用光催化技術(shù)不僅能分解水制氫能,有效地將太陽能轉(zhuǎn)化為潔凈且可再生的氫能而代替石油、煤炭等不可再生能源,而且利用光催化技術(shù)也能有效地將有機污染物降解形成CO2、H2O等無污染物質(zhì)。因此,光催化技術(shù)是能徹底地解決當(dāng)前能源和環(huán)境問題的有效途徑。
　　TiO2納米管陣列薄膜具有其他材料難以替代的優(yōu)勢,如無污染、可

2、回收、比表面積大、穩(wěn)定性好、量子效率高等,使得TiO2納米管陣列薄膜在光催化領(lǐng)域顯示了巨大的應(yīng)用前景。本文首先研究改進了二氧化鈦納米管陣列的制備工藝,通過HF氣體腐蝕、HF溶液腐蝕和兩步陽極氧化等方法來清除二氧化鈦納米管陣列表面的納米線。研究表明,采用兩步法制備出了孔徑110nm、壁厚15nm、管長22μm的整齊有序二氧化鈦納米管陣列薄膜。在100mW/cm2的光源照射下,其光電轉(zhuǎn)換電流能夠達到2mA/cm2,光電轉(zhuǎn)換效率有2.29％。

3、
　　單純的TiO2納米管陣列由于僅吸收紫外光,而紫外光譜僅占整個太陽光譜能量的4～5%,故純TiO2納米管陣列光電轉(zhuǎn)換效率并不高。而采用窄帶隙半導(dǎo)體對其進行復(fù)合可提高TiO2納米管陣列的可見光響應(yīng)性能。本文采用電化學(xué)原子層外延技術(shù)和共沉積技術(shù)制備了CdTe/TiO2納米管陣列同軸異質(zhì)結(jié),討論了沉積電位、退火工藝和沉積電量對該同軸異質(zhì)結(jié)光電性能的影響。實驗結(jié)果表明,于-0.65V下,沉積8C的CdTe,并在300℃下退火保溫45m

4、in后,其光電性能最優(yōu),光電轉(zhuǎn)換效率達到7.64%。
　　為進一步提高納米管同軸異質(zhì)結(jié)的光電轉(zhuǎn)換效率,研究了Zn摻雜對CdTe/TiO2納米管陣列同軸異質(zhì)結(jié)的光電轉(zhuǎn)換性能的影響。研究表明,當(dāng)Zn的摻雜位置選擇在CdTe外延敏化層內(nèi)層,且靠近其表面處,能有效地提高CdTe/TiO2納米管陣列同軸異質(zhì)結(jié)薄膜的光電轉(zhuǎn)換性能,且Zn元素最佳沉積電量為0.4C。按照該結(jié)構(gòu)設(shè)計的Zn摻雜CdTe/TiO2納米管陣列同軸異質(zhì)結(jié)的光電轉(zhuǎn)換效率可達