Ⅱ-Ⅵ半導體納米晶的溶液化學合成與光電應用.pdf

1、Ⅱ-Ⅵ半導體材料在光電領域具有重要的技術應用價值,CdSe和CdTe是典型的Ⅱ-Ⅵ半導體。本文先后以Cd(NP3)2/Na2SeO3/H2O,Cd(NO3)2/Na2SeO3/EG-Glycerin,Cd(NO3)2/Na2TeO3/H2O為反應體系對CdSe和CdTe納米晶的合成進行了研究,通過XRD、FESEM、TEM、HRTEM、EDS、XPS、FT-IR、UV-vis對產(chǎn)物進行了測試表征,研究了前驅(qū)體濃度、配比、反應溫度、時間、

2、操作程序等工藝過程對產(chǎn)物的影響,分析了不同體系中的化學反應過程及晶體生長機理。采用合成的CdSe和CdTe組裝CdSe敏化TiO2試驗電池,CdTe-CdS和CdTe-CdSe異質(zhì)結(jié)構的試驗光伏器,測試其光電性能。
　　 研究表明,Cd(NO3)2/Na2SeO3/H2O水相反應體系合成的CdSe粒子有輕微團聚,隨著體系中Cd/Se比例的增加和反應時間延長,產(chǎn)物趨向于形成一維粒子,并逐漸聚集成樹枝狀。在Cd(NO3)2/Na2S

3、eO3/EG-Glycerin反應體系中,較高的同流反應溫度可以大幅提高晶體成核和生長的速率,采用一定的加注程序,將前驅(qū)體溶液注入EG-Glycerin熱溶劑中,可以得到平均粒徑約為6nm,窄粒徑分布的纖鋅礦CdSe納米晶,膠體晶在波長480nm左右具有良好的光吸收性能,并伴隨有發(fā)光現(xiàn)象;產(chǎn)物的XPS分析表明,反應過程中Se元素經(jīng)歷了還原和歧化兩個階段;FT-IR表明,乙二醇和丙三醇分子對CdSe粒子都具有配位作用,有利于納米晶的分散和

4、膠體的穩(wěn)定。
　　 以L-半胱氨酸為穩(wěn)定劑的Cd(NO3)2/Na2TeO3/H2O體系可以制備出納米粒子、納米棒和納米線多種形貌的閃鋅礦CdTe晶體。該體系中,L-半胱氨酸有助于晶體的一維生長和在水溶液中的分散,前驅(qū)體濃度主要影響產(chǎn)物在一維方向上的長度,Cd/Te比同時影響產(chǎn)物的長度和直徑。HRTEM分析表明,CdTe一維結(jié)構的晶體生長過程初期主要是晶粒的取向連接,后期則為奧斯瓦爾德熟化。
　　 將所合成的CdSe膠體