液相法合成ZnO與PbS納米結(jié)構(gòu)及光伏應(yīng)用.pdf

1、近年來，半導(dǎo)體納米線以及半導(dǎo)體量子點(diǎn)等新型納米材料由于具有遠(yuǎn)優(yōu)于塊體材料的卓越特性而而受到人們的巨大關(guān)注，發(fā)展非常迅速，被廣泛用于電子元器件以及光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域中。目前，常用的半導(dǎo)體納米材料的合成方法有氣相法和液相法。氣相合成方法對(duì)設(shè)備的要求高，而且容易出現(xiàn)樣品均勻性差，產(chǎn)率較低的等問題，而液相法的合成工藝簡單、合成溫度低、但需要一些重復(fù)性不好的步驟。另外，在半導(dǎo)體量子點(diǎn)合成過程中用到的原料的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，且毒性較大，價(jià)格昂貴。本文針對(duì)這

2、些問題，做了如下工作:
　　首先，利用水熱法，以六水合硝酸鋅和六亞甲基四胺為原料，在90℃下合成了垂直度較好且分布均勻的單晶纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnO納米棒陣列。0.025M生長濃度下生長2h的ZnO納米棒的直徑約為50nm，長徑比為5∶1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著反應(yīng)物濃度的增加和生長時(shí)間的延長，氧化鋅納米棒的直徑和密度有了明顯增大，平均長度由100nm增加至1.5μm，但是反應(yīng)時(shí)間超過一定范圍（約5h）后，隨著反應(yīng)物的持續(xù)消耗，納米棒的生長速

3、度放緩，最終停止長大;此外，籽晶層厚度對(duì)陣列生長起重要作用，由于生長溶液的腐蝕作用，且只有籽晶層厚度超過100nm的臨界厚度后才能生長出密度較大均勻性較好的ZnO納米線陣列;Zn2+/HMTA比值較大時(shí)會(huì)降低陣列生長的生長速度，但當(dāng)比值趨近于1時(shí)影響不大。
　　其次，以硫粉取代目前常用的昂貴且危險(xiǎn)性較大的雙（三甲基硫化硅）作為硫離子源，通過調(diào)整合成工藝，以油胺和油酸作為包覆劑，在85℃～170℃溫度范圍內(nèi)成功合成了粒度在3nm～2

4、0nm的PbS量子點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，油胺包覆體系中，隨著反應(yīng)溫度的升高，反應(yīng)前驅(qū)物的活性也隨之升高，反應(yīng)速度加快，量子點(diǎn)粒徑增大;由于高溫時(shí)，在溫度和包覆劑的綜合影響下，(111)晶面的相對(duì)其他晶面的生長速度較快，相應(yīng)地，量子點(diǎn)形貌也隨著溫度的升高由球形過渡為多面體，最終轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)則立方結(jié)構(gòu)。油酸包覆體系由于油酸的包覆性能比油胺高，合成的量子點(diǎn)的粒徑在3～5nm范圍，整體比油胺包覆體系小。最后，我們將合成的納米結(jié)構(gòu)應(yīng)用在了光伏器件中。實(shí)驗(yàn)