SiC弱修飾的Si二維納米結構光電流響應特性.pdf

1、近幾年來，納米硅材料由于具有獨特的光學和電學特性，在基礎研究和應用研究領域引起廣泛關注。目前采用溶膠凝膠法、化學氣相沉積法、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構表面都覆蓋著大量的硅氧鍵。由于硅的氧化物層沒有傳導電子的能力，導致這些納米硅材料的導電性能大大下降或沒有導電性，從而限制了這些納米硅材料的應用范圍。
　　本實驗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、化硅的硅納米復合物粉體，探討了反應氣氛中各種氣體的比例、惰性氣體種類對合成產(chǎn)物形貌的影響。研究結果表明，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)物的晶體結構與形態(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，實現(xiàn)摻雜納米硅材料的規(guī)?；苽?，本實驗在合成的過程中對納米硅進行原位可控元素摻雜，提高納米硅材料的導電性和光電響應性能，并將制備的摻雜納米硅作為光

3、電極材料組裝成超級電容器進而測試納米硅材料的光響應性能。首先使用自動控制直流電弧納米粉體生產(chǎn)設備在通入氫氣、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，在原位制備的基礎上一次性得到摻雜的納米硅材料。本實驗原料來源豐富，制備過程簡單，可規(guī)模化制備；產(chǎn)物環(huán)境友好無污染，結構新穎；摻雜元素的加入，提高了納米硅結構的光電特性。
　　我們主要完成了納米硅材料的前期制備及其微觀結構、形貌組成及

4、光響應性能的表征，測試手段包括 XRD、 TEM、 FTIR、 XPS、拉曼衍射及電化學工作站。結果表明在摻碳之后硅的光響應范圍會向?qū)捁庾V方向移動，光電流明顯增加。經(jīng)測試計算，Si和 Si-C-100的納米片在液態(tài)有機電解質(zhì)中，它們對紫外光的光響應電流依次為0.037、0.072mAg-1，對可見光的光響應電流依次為0.0089、0.0056 mAg-1，對單色光的光響應電流依次為0.013、0.0062mAg-1，在全光譜下Si和Si