量子點(diǎn)-石墨烯納米復(fù)合材料的制備及其增強(qiáng)光電響應(yīng)器件研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，光電探測(cè)技術(shù)在日常生活中被廣泛應(yīng)用于煙霧探測(cè)、火焰探測(cè)等緊急狀況的智能報(bào)警、公共場(chǎng)所照明及筆記本電腦等設(shè)備的自動(dòng)調(diào)節(jié)開關(guān)。目前常用的光電探測(cè)技術(shù)主要是基于CdS、CdSe、CdTe、Si、Ge等材料，然而這些感光材料大多制備工藝復(fù)雜，成本較高；尺寸無法進(jìn)一步減小；散熱性能較差；運(yùn)行速度達(dá)到瓶頸。因此，隨著技術(shù)發(fā)展的需要使得尋找新型替代材料成為越來越緊迫的任務(wù)。近年來，研究人員不斷研制新材料、探索新機(jī)制和設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)

2、以研制新型高效、快速、穩(wěn)定的光電響應(yīng)器件。迄今，用于光電響應(yīng)器件的材料主要包括有機(jī)熒光分子、金屬有機(jī)配合物、半導(dǎo)體納米材料，其中半導(dǎo)體納米材料由于具有高的光電轉(zhuǎn)換效率和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性被廣泛用作光電探測(cè)器件的研究。同時(shí)，石墨烯因具有導(dǎo)電速度快、機(jī)械性能好和比表面積大等特點(diǎn)，在光電探測(cè)領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。近年來不少研究者通過采用石墨烯與半導(dǎo)體納米材料進(jìn)行復(fù)合來制備石墨烯納米復(fù)合物，實(shí)現(xiàn)了光電探測(cè)器光電響應(yīng)速度以及響應(yīng)度的提高。另一方面，鈣鈦

3、礦納米材料因?yàn)榫哂懈叩妮d流子遷移率、長(zhǎng)的載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度、高的可見光吸收系數(shù)、波長(zhǎng)可調(diào)諧等優(yōu)異的光電性能，使其在光電探測(cè)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。本課題采用AgInZnS量子點(diǎn)、鈣鈦礦量子點(diǎn)材料與石墨烯進(jìn)行復(fù)合得到了量子點(diǎn)/石墨烯納米復(fù)合材料，并且成功制備了鈣鈦礦納米棒，并對(duì)它們的光電響應(yīng)性能進(jìn)行了深入的分析和研究，基于這些材料的優(yōu)異性能，本論文做了以下一些研究工作：
　　第一章回顧了石墨烯、半導(dǎo)體納米材料和鈣鈦礦納米材料的結(jié)構(gòu)、性能

4、及其合成方法，闡述了本文的研究意義，對(duì)基于半導(dǎo)體納米材料/石墨烯納米復(fù)合材料以及鈣鈦礦納米材料的光電探測(cè)器的國內(nèi)外現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并介紹了本文的研究目的和研究?jī)?nèi)容。
　　第二章介紹了銀銦鋅硫（AgInZnS）納米顆粒、還原氧化石墨烯（RGO）和AgInZnS/RGO納米復(fù)合材料的制備方法。并通過透射電鏡（TEM）、X射線衍射（XRD）、吸收（Abs）和熒光光譜（PL）等表征手法對(duì)上述材料進(jìn)行了性能表征。為了研究其光電性能，我們制備

5、了一個(gè)基于AgInZnS/RGO納米復(fù)合材料的光電探測(cè)器件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于該納米復(fù)合物的光電器件具有光電流開關(guān)比為210％，光響應(yīng)度為1mA/W，在有光照的情況下，光電流上升時(shí)間為0.62s，下降時(shí)間為0.29s。
　　第三章介紹了銫鉛溴（CsPbBr3）鈣鈦礦納米顆粒和CsPbBr3/RGO納米復(fù)合材料制備方法，在總結(jié)各種鈣鈦礦合成方法之后，提出采用熱注入法制備CsPbBr3納米顆粒和CsPbBr3/RGO納米復(fù)合物，并對(duì)其形

6、貌、結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的表征。直接將制備好的CsPbBr3/RGO納米復(fù)合材料滴涂在金叉指電極上制備了一種相應(yīng)的光電響應(yīng)器件，其結(jié)構(gòu)為（CsPbBr3/RGO）/金叉指電極/SiO2/Si，并對(duì)其光電性能進(jìn)行了測(cè)試，得到其光電流開關(guān)比為170%，光響應(yīng)度為16.2mA/W在有光照的情況下，光電流上升時(shí)間為0.41s，下降時(shí)間為0.42s。
　　第四章介紹了一維全無機(jī)鈣鈦礦CsPb(Br/I)3納米結(jié)構(gòu)的制備方法，對(duì)其反應(yīng)參數(shù)

7、包括反應(yīng)時(shí)間、溫度和成分進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)率的CsPb(Br/I)3納米棒的制備。并對(duì)CsPb(Br/I)3納米棒的結(jié)構(gòu)、形貌及光學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試表征。為了研究其光電探測(cè)效果，我們直接將制備好的CsPb(Br/I)3納米棒滴涂在金叉指電極上，測(cè)得其光電流開關(guān)比為200000%，光響應(yīng)度為187.5mA/W，在有光照的情況下，光電流上升時(shí)間為0.68s，下降時(shí)間為0.66s。
　　第五章對(duì)本文的研究工作進(jìn)行了總結(jié)，指出了上述