鐵酸鋅、鐵酸鈣及其復(fù)合體系的表面光電壓性能研究.pdf

1、研究表明復(fù)合材料比單一半導(dǎo)體材料的光電性能更有優(yōu)勢，對于太陽能電池和光催化領(lǐng)域的發(fā)展有很大的幫助。一種重要的半導(dǎo)體光電材料金屬氧化物納米顆粒TiO2，有很多優(yōu)點(diǎn)，比如：制備工藝簡單、價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定。TiO2納米材料在太陽能電池研究、氣敏傳感器以及光催化領(lǐng)域等方面有著潛在的應(yīng)用前景，所以受到很多科研人員的重視，特別是自從1998年以來，TiO2納米顆粒被日本的研究小組首次采用水熱法處理，獲得了新型的管狀納米結(jié)構(gòu)材料，該方面的研究日益受

2、到人們的重視。但是，因?yàn)門iO2帶隙值較大(3.2eV)，僅僅對紫外光區(qū)域敏感，而且壽命比較短，因此新型光電材料的開發(fā)成為廣大光電研究人員的新課題。p-CaFe2O4和ZnFe2O4的帶隙值都約為1.9eV，對可見光有很大一部分的吸收，前者自身的光電性能并不是很好，但是p型半導(dǎo)體材料本身就不多，所以吸引了不少人的重視，它和n型半導(dǎo)體氧化物材料復(fù)合后能明顯增強(qiáng)該氧化物的光電性能；后者自身的光電性能就很好，對于復(fù)合體系并沒有很好的改善，這對

3、于我們研究復(fù)合材料的光電性能有很大的啟示。
　　 本文主要介紹以下幾個(gè)章節(jié)：
　　 在第二章中，我們用溶膠-凝膠法制備了ZnFe2O4、TiO2納米顆粒，并利用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、吸收光譜，表面光電壓譜(SPS)等技術(shù)，對制備材料的形貌、結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)ZnFe2O4在可見光區(qū)有很強(qiáng)的光電響應(yīng)，而TiO2在紫外區(qū)有一定的光電壓響應(yīng)，在可見光區(qū)幾乎沒有響應(yīng)。在外場作用下，ZnFe2O

4、4和TiO2納米顆粒的光電壓都隨著正向偏壓的增大而增強(qiáng)，這驗(yàn)證了ZnFe2O4和TiO2同為n型半導(dǎo)體材料。
　　 在第三章中，將ZnFe2O4放進(jìn)TiO2的膠體溶液中制備ZnFe2O4/TiO2(1:4)復(fù)合材料，并用XRD、SEM、UV-vis、SPS等工具進(jìn)行了表征，結(jié)果表明該復(fù)合物在紫外-可見光區(qū)有一定的光電壓響應(yīng)，但是與單一的ZnFe2O4對比并沒有明顯的增強(qiáng)和拓寬，這就說明ZnFe2O4和TiO2復(fù)合之后并沒有增強(qiáng)電

5、荷的分離效率，同時(shí)也驗(yàn)證了能級匹配是有選擇性的。
　　 在第四章中我們用溶膠-凝膠法制備了p-CaFe2O4/n-WO3不同比例的復(fù)合體系，并研究了其光電性能。其中p-CaFe2O4/n-WO3(1:1，1:2，和2:1)復(fù)合材料在波長范圍350-600nm內(nèi)有很強(qiáng)的光伏響應(yīng)，用外場誘導(dǎo)下的光電壓譜(EFISPS)研究了其光生電荷分離機(jī)制，證明了p-CaFe2O4和n-WO3之間滿足能級匹配的原則而且實(shí)現(xiàn)了電子的有效轉(zhuǎn)移。