新型半導(dǎo)體納米晶的合成及光電性能研究.pdf

1、近年來，半導(dǎo)體納米晶由于其獨(dú)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(gè)在納米材料科學(xué)的前沿?zé)狳c(diǎn)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，人類面臨的能源和環(huán)境問題日益嚴(yán)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(jī)半導(dǎo)體合金納米晶（Cu2Ge(S3-x，

2、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(jìn)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(shí)現(xiàn)了它們在全組分范圍內(nèi)的陰

3、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1.2～2.16 eV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(jìn)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(rèn)為是納米器件的重要

4、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(diǎn)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(jìn)行了詳細(xì)的考察，實(shí)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(yàn)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

5、作為核心，三辛基氧膦為殼層的核殼納米線結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對殼層厚度的調(diào)控，通過對單根核殼納米線進(jìn)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(jìn)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(jìn)行了詳細(xì)的考察。最后對硒