ZnO-ZnSe II型同軸納米線制備與光伏應(yīng)用.pdf

1、廈門大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成的研究成果。本人在論文寫作中參考其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表的研究成果，均在文中以適當(dāng)方式明確標(biāo)明，并符合法律規(guī)范和《廈門大學(xué)研究生學(xué)術(shù)活動(dòng)規(guī)范(試行)》。另外，該學(xué)位論文為(履4灸秀數(shù)搬)課題(組)的研究成果，獲得(屣僬鳥技投)課題(組)經(jīng)費(fèi)或?qū)嶒?yàn)室的資助，在(廒俊秀蘇披)實(shí)驗(yàn)室完成。(請(qǐng)?jiān)谝陨侠ㄌ?hào)內(nèi)填寫課題或課題組負(fù)責(zé)人或?qū)嶒?yàn)室名稱，未有此項(xiàng)聲明內(nèi)容的，可以不作特別聲

2、明。)聲明人(簽名)：哲易嚴(yán)力f弓年石月弓日摘要近年來(lái)，能源危機(jī)和環(huán)境污染等問題逐漸加深，太陽(yáng)能作為一種取之不盡、用之不竭、無(wú)污染、不受地域限制的清潔能源，太陽(yáng)能電池的發(fā)展引起了人們的極大關(guān)注。然而，受限于太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)成本較高、效率較低，未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。對(duì)于提高太陽(yáng)能電池光吸收和利用效率而言，采用納米材料特別是納米線是一種較為有效的方法，其不僅具有比表面積大、晶體質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，而且陣列結(jié)構(gòu)還可以減少光反射、增加光耦合。目前

3、，ZnO基半導(dǎo)體納米材料由于原料豐富、生長(zhǎng)技術(shù)相對(duì)成熟而受到廣泛關(guān)注。最近研究表明，利用ZnO和ZnSe等材料形成的II型異質(zhì)結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)電子空穴對(duì)的有效分離，在光伏器件中具有重要的應(yīng)用前景。然而，ZnO和ZnSe均為寬帶隙半導(dǎo)體材料，不利于太陽(yáng)光有效吸收。為此，如何調(diào)控納米結(jié)構(gòu)材料，降低材料有效帶隙成為目前的研究熱點(diǎn)。為此，本文優(yōu)化了垂直排列ZnO納米線陣列的制備參數(shù)及工藝，并詳細(xì)研究了應(yīng)力及相結(jié)構(gòu)與材料有效帶隙間的內(nèi)在聯(lián)系，提出利用應(yīng)

4、變調(diào)控異質(zhì)界面量子能級(jí)間的躍遷方式，以將材料的有效帶隙拓展至紅外波段的方法，取得了以下幾方面成果：(1)采用化學(xué)氣相沉積法，通過生長(zhǎng)溫度、氧流量及Zn蒸汽壓等參數(shù)優(yōu)化，制備出垂直ZnO納米線陣列。SEM、XRD表征結(jié)果顯示，制備的ZnO納米線為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，沿(001)方向生長(zhǎng)，取向一致性好。紫外可見透射光譜和光致發(fā)光譜研究結(jié)果表明，ZnO納米線具有較好的晶體質(zhì)量。(2)進(jìn)一步制備了不同殼層厚度的II型ZnO／ZnSe同軸納米線陣列。

5、SEM、XRD、TEM等研究結(jié)果顯示，同軸納米線ZnO芯層表面會(huì)優(yōu)先共格生長(zhǎng)一層纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnSe材料，且通過控制內(nèi)芯層的直徑和外殼層厚度，可調(diào)控其晶格常數(shù)。當(dāng)芯層較粗、殼層較薄時(shí)，共格生長(zhǎng)層晶格常數(shù)與ZnO接近；當(dāng)芯層較細(xì)、殼層較厚時(shí)，共格生長(zhǎng)層晶格常數(shù)與ZnSe接近。紫外可見透射光譜結(jié)果顯示，隨著殼層厚度的增加，共格生長(zhǎng)層晶格常數(shù)變大，同軸納米線的有效帶隙變小，在紅外波段的吸收范圍增寬，強(qiáng)度增強(qiáng)，更適合于太陽(yáng)能電池的應(yīng)用。(3)利用