量子點(diǎn)負(fù)載TiO2納米結(jié)構(gòu)薄膜光電性能研究.pdf

1、近些年，基于量子點(diǎn)的復(fù)合結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了優(yōu)異的光電性能，在光電器件和光催化領(lǐng)域顯示了較大的應(yīng)用潛力，成為了研究熱點(diǎn)。本文選擇具有良好導(dǎo)電性和穩(wěn)定性的傳統(tǒng)n型寬帶隙半導(dǎo)體材料TiO2作為研究對(duì)象，開展了量子點(diǎn)與TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)的電子躍遷過程、導(dǎo)電行為和電荷運(yùn)動(dòng)過程的研究，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)采用熱注入方法制備了油酸配體包覆的PbS量子點(diǎn)，研究了不同反應(yīng)時(shí)間下的PbS量子點(diǎn)變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)時(shí)間的增加PbS量子點(diǎn)顆粒變大，吸

2、收光譜和發(fā)光光譜峰位發(fā)生紅移;研究了3-巰基丙酸(MPA)修飾對(duì)PbS薄膜及FTO/TiO2/PbS/Au光電器件的光學(xué)性能和光電性能的影響，MPA短鏈置換了PbS量子點(diǎn)表面的油酸長(zhǎng)鏈，改變了量子點(diǎn)表面能態(tài)，短鏈置換縮短了PbS量子點(diǎn)間的距離，提高載流子在量子點(diǎn)間的傳輸能力，使器件光電轉(zhuǎn)化效率由0.32％增加到0.48％。
　　(2)利用簡(jiǎn)單的連續(xù)離子層吸附與反應(yīng)法(SILAR)制備了基于PbS量子點(diǎn)嵌入在TiO2納米晶薄膜中的全

3、無機(jī)固態(tài)體異質(zhì)結(jié)光電器件。研究了PbS量子點(diǎn)不同熱處理溫度和不同生長(zhǎng)層數(shù)對(duì)器件性能的影響機(jī)制，并得到了相對(duì)最佳制備條件。通過PbS層與CdS交替生長(zhǎng)的方式，實(shí)現(xiàn)CdS對(duì)PbS的表面修飾，研究了CdS修飾對(duì)PbS量子點(diǎn)光電器件性能的影響;經(jīng)CdS修飾后器件的開路電壓提高了35％，短路電流提高了近3倍，單色光子-電子轉(zhuǎn)化效率(IPCE)增加了50％，電荷復(fù)合電阻增加了1.5倍;暗態(tài)電流密度-電壓(J-V)曲線分析表明缺陷態(tài)密度降低了103倍

4、。這些結(jié)果表明PbS與CdS交替生長(zhǎng)的方式減少了TiO2/PbS界面及PbS表面的缺陷態(tài)，降低了電荷載流子的復(fù)合。
　　(3)研究了碳量子點(diǎn)(CQD)負(fù)載的TiO2納米棒陣列光陽極的光電化學(xué)過程和光催化行為，發(fā)現(xiàn)CQD的引入使TiO2納米棒陣列在可見光區(qū)域的吸收強(qiáng)度增強(qiáng)，對(duì)可見光響應(yīng)電流提高3倍，光電壓增加了2.5％,光生載流子的轉(zhuǎn)移和傳輸能力得到相應(yīng)提高。光陽極對(duì)亞甲基藍(lán)的降解特性顯示，CQD的引入使TiO2納米棒在可見光照射下