氧化鋅及載銀氧化鋅納米結(jié)構(gòu)合成、性質(zhì)及其光電器件應(yīng)用.pdf

1、氧化鋅氧化鋅及載銀氧化鋅納米結(jié)構(gòu)及載銀氧化鋅納米結(jié)構(gòu)合成合成、性質(zhì)、性質(zhì)及其光電器件光電器件應(yīng)用應(yīng)用FABRICATIONACTERIZATIONOFZINCOXIDEZNOAGNANOSTRUCTURESTHEIRAPPLICATIONSINPHOTOELECTRONICDEVICES學(xué)科專業(yè)：材料物理與化學(xué)研究生：張曉利指導(dǎo)教師：孫小衛(wèi)教授天津大學(xué)理學(xué)院二零一四年六月中文摘要中文摘要本論文主要合成了納米結(jié)構(gòu)的ZnO材料并討論其納米結(jié)

2、構(gòu)在光電及光催化器件中的應(yīng)用。ZnO作為寬禁帶半導(dǎo)體，具有優(yōu)良的光電性質(zhì)，ZnO的納米結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)出多樣性。本工作合成了低維ZnO的納米結(jié)構(gòu)，將其應(yīng)用到LED器件中，將載銀ZnO納米結(jié)構(gòu)應(yīng)用在光催化水分解中。下面就針對這三個方面分別進(jìn)行概述。（1）ZnO納米結(jié)構(gòu)的合成：本文主要是通過水熱方法合成ZnO的納米結(jié)構(gòu)，論文主要討論了前驅(qū)體溶液攪拌時間和添加劑含量對ZnO納米形貌演變的影響。在研究中發(fā)現(xiàn)，增加前驅(qū)體的攪拌時間，可以有效使得ZnO納

3、米結(jié)構(gòu)由納米花狀形貌演變?yōu)榫鶆蛏LZnO納米棒或納米線。另外，在固定其他實驗條件的前提下，逐漸改變添加劑氨水的含量，隨著氨水添加量的增加，ZnO納米結(jié)構(gòu)由不規(guī)則生長演變?yōu)榱呅纹瑺顧M向生長，最終生長為縱橫比較大的納米線或納米棒。在這個部分，實現(xiàn)了ZnO納米結(jié)構(gòu)的可控性生長，并對ZnO納米結(jié)構(gòu)的生長機(jī)理有了清晰的認(rèn)識。（2）ZnO在LED中的應(yīng)用：這個部分主要分三個方向討論了ZnO在LED器件中的應(yīng)用。首先，通過溶液方法生長實現(xiàn)Ag摻雜Z

4、nO納米線，與有機(jī)電子傳輸材料結(jié)合，形成pn結(jié)。其次，利用ZnO薄膜，與無機(jī)材料NiO形成全無機(jī)的量子點LED，為了優(yōu)化器件的性能，本工作通過控制膜厚對NiO膜層的性能進(jìn)行優(yōu)化。最后，本工作開展了無機(jī)有機(jī)混合型器件性能的研究，通過形成復(fù)合的polyTPD:TCTA空穴傳輸材料，優(yōu)化器件性能，并對發(fā)光機(jī)理進(jìn)行分析。（3）載銀ZnO納米結(jié)構(gòu)在光催化中的應(yīng)用：在這里我們主要討論ZnO納米線在光催化分解水中的應(yīng)用，一方面，主要討論不同形狀的Ag

5、納米顆粒通過局域表面等離子體共振效應(yīng)對光電極產(chǎn)生不同的影響。另一方面，為了實現(xiàn)高效的光催化水分解，在傳統(tǒng)核殼結(jié)構(gòu)ZnOCdS光電極的基礎(chǔ)上引入金屬Ag納米顆粒，通過表面等離子體共振效應(yīng)，Ag納米顆粒可以有效增強光電極紫外和可見光的吸收，并且有效增加光電流。因為Ag納米顆粒的引入，復(fù)合電極的光催化水分解的性能非常穩(wěn)定，在連續(xù)工作67個小時之后，電極表面仍非常完整，未出現(xiàn)腐蝕和剝落現(xiàn)象。復(fù)合電極在外加電壓0.4V的情況下，實現(xiàn)十小時單位面積