大規(guī)模、均勻的Cu2-xSe納米陣列的可控制備與性能研究.pdf

1、非整比化合物Cu2-xSe作為重要的p-型半導(dǎo)體材料，在熱電、光電、催化、傳感、超導(dǎo)、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。發(fā)展新的合成方法，探索其生長(zhǎng)機(jī)制，從而獲得具有特定尺寸、形貌、維度、單分散性等的半導(dǎo)體納米陣列，對(duì)于深入系統(tǒng)地研究納米材料與性能的關(guān)系，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)納米材料的組裝，構(gòu)建功能納米結(jié)構(gòu)體系，最終使納米材料進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。本論文就銅基底上Cu2-xSe納米陣列的大規(guī)模、高均勻液相調(diào)控合成及其相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行了研究，對(duì)

2、納米材料的形成機(jī)制、材料尺寸形貌等與性能之間的關(guān)系進(jìn)行了有益探索。
　　 采用了簡(jiǎn)單的水熱合成路線，在沒有使用模板和活性劑的條件下，直接使用銅基底與硒堿溶液反應(yīng)，合適溫度下成功合成了大規(guī)模、高均勻的Cu2-xSe納米片陣列。利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)等手段，對(duì)所得產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)、尺寸及形貌特征進(jìn)行表征，并研究了反應(yīng)物濃度、反應(yīng)時(shí)間的變化規(guī)律。這些Cu2-xSe納米片陣列呈薯片狀，

3、有均一的形貌和潔凈的表面，平均厚度達(dá)30-50nm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著反應(yīng)溫度的增大，生成的Cu2-xSe產(chǎn)物的形態(tài)將發(fā)生變化。提出了Cu2-xSe納米片陣列的形成機(jī)理，并驗(yàn)證了層狀結(jié)構(gòu)與納米片形成的相關(guān)性。另外，該反應(yīng)體系能夠拓展到更薄的規(guī)則圖案的銅網(wǎng)作為基底和銅源直接構(gòu)筑無(wú)接觸電阻的納米陣列。這種納米級(jí)別圖案生長(zhǎng)技術(shù)將為材料的小型化、元件的高集成、高密集存儲(chǔ)和超快傳輸提供廣闊的應(yīng)用空間。
　　 我們發(fā)展了水熱合成方法，分別在

4、添加不同濃度的氨水溶液和更換反應(yīng)溶劑及硒源的條件下，于同一反應(yīng)體系通過原位成核和結(jié)晶生長(zhǎng)兩個(gè)過程合成了形貌豐富的大規(guī)模、高均勻的的Cu2-xSe納米帶/線結(jié)構(gòu)陣列。通過對(duì)影響產(chǎn)物形貌的因素的研究，確定此反應(yīng)遵從堿性條件下晶體的極性生長(zhǎng)機(jī)制。不同形貌的熒光性質(zhì)研究表明，組成Cu2-xSe納米結(jié)構(gòu)陣列的分級(jí)特征越明顯，熒光光譜的強(qiáng)度越強(qiáng)，反之越弱。同時(shí)，研究了它們的疏水性能，其中，銅基上納米帶陣列薄膜的接觸角達(dá)到了160°，顯示了超疏水性能