SiC弱修飾的Si二維納米結(jié)構(gòu)光電流響應(yīng)特性.pdf

1、近幾年來，納米硅材料由于具有獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)特性，在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注。目前采用溶膠凝膠法、化學(xué)氣相沉積法、模板法等方法制備的納米硅材料雖然可以穩(wěn)定存在于空氣中，但是這些方法制備出的納米結(jié)構(gòu)表面都覆蓋著大量的硅氧鍵。由于硅的氧化物層沒有傳導(dǎo)電子的能力，導(dǎo)致這些納米硅材料的導(dǎo)電性能大大下降或沒有導(dǎo)電性，從而限制了這些納米硅材料的應(yīng)用范圍。
　　本實(shí)驗(yàn)采用直流電弧放電法以工業(yè)硅塊和甲烷作為硅源和碳源合成了硅及含有少量碳

2、化硅的硅納米復(fù)合物粉體，探討了反應(yīng)氣氛中各種氣體的比例、惰性氣體種類對(duì)合成產(chǎn)物形貌的影響。研究結(jié)果表明，直流電弧等離子體中的氣氛種類及分壓比率，可直接用于調(diào)控納米Si產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)與形態(tài)。本論文旨在提供一種利用氣相法摻雜所需元素制備摻雜納米硅材料的方法，在精確控制納米硅材料的尺寸和性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)摻雜納米硅材料的規(guī)?；苽洌緦?shí)驗(yàn)在合成的過程中對(duì)納米硅進(jìn)行原位可控元素?fù)诫s，提高納米硅材料的導(dǎo)電性和光電響應(yīng)性能，并將制備的摻雜納米硅作為光

3、電極材料組裝成超級(jí)電容器進(jìn)而測(cè)試納米硅材料的光響應(yīng)性能。首先使用自動(dòng)控制直流電弧納米粉體生產(chǎn)設(shè)備在通入氫氣、惰性氣體和含有摻雜元素氣體的混合氣氛中，以鎢電極為電弧陰極，硅塊為電弧陽極，引弧蒸發(fā)硅塊原料，在原位制備的基礎(chǔ)上一次性得到摻雜的納米硅材料。本實(shí)驗(yàn)原料來源豐富，制備過程簡(jiǎn)單，可規(guī)?；苽?；產(chǎn)物環(huán)境友好無污染，結(jié)構(gòu)新穎；摻雜元素的加入，提高了納米硅結(jié)構(gòu)的光電特性。
　　我們主要完成了納米硅材料的前期制備及其微觀結(jié)構(gòu)、形貌組成及

4、光響應(yīng)性能的表征，測(cè)試手段包括 XRD、 TEM、 FTIR、 XPS、拉曼衍射及電化學(xué)工作站。結(jié)果表明在摻碳之后硅的光響應(yīng)范圍會(huì)向?qū)捁庾V方向移動(dòng)，光電流明顯增加。經(jīng)測(cè)試計(jì)算，Si和 Si-C-100的納米片在液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)中，它們對(duì)紫外光的光響應(yīng)電流依次為0.037、0.072mAg-1，對(duì)可見光的光響應(yīng)電流依次為0.0089、0.0056 mAg-1，對(duì)單色光的光響應(yīng)電流依次為0.013、0.0062mAg-1，在全光譜下Si和Si