PbS及其復(fù)合納米纖維的電紡制備與光電性能研究.pdf

1、硫化鉛是由Ⅳ-Ⅵ族元素組成的典型窄禁帶半導(dǎo)體化合物,在室溫時(shí),其能帶間隙約為0.41eV,在紅外光學(xué)及電子器件領(lǐng)域有重要應(yīng)用。以往對硫化鉛的研究主要是硫化鉛納米粒子、硫化鉛薄膜以及PbS/有機(jī)物復(fù)合材料的制備與光電性能研究,而關(guān)于PbS納米纖維的制備與性能研究尚沒有報(bào)道。本論文面向紅外納米器件的應(yīng)用利用靜電紡絲方法制備了含有PbS顆粒的有機(jī)復(fù)合纖維,以電紡纖維為前驅(qū)體結(jié)合熱處理及化學(xué)反應(yīng)工藝制備了PbS納米纖維,使用SEM、XRD等表征

2、手段對樣品的微觀形貌、結(jié)構(gòu)、成分以及結(jié)晶性等進(jìn)行了表征;使用半導(dǎo)體參數(shù)測試儀對PbS纖維光電器件的光電性能進(jìn)行了測試分析。主要研究內(nèi)容包括：
　?、臥bS復(fù)合納米纖維的制備以聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或其混合物為有機(jī)基體,以二甲基甲酰胺(DMF)為溶劑,以Pb(NO3)2或Pb(CH3COO)2為鉛源,通過靜電紡絲制備了含Pb2+的聚合物纖維,研究了溶液濃度、鉛鹽的濃度以及PVP的添加對纖維結(jié)構(gòu)的影響。將此復(fù)合纖

3、維在H2S氣氛中進(jìn)行硫化得到了含PbS顆粒的聚合物纖維。SEM圖像顯示硫化前后纖維形貌沒有明顯變化,纖維的直徑隨著溶液濃度的增加而增大,隨Pb(NO3)2濃度的增加而增大,當(dāng)PAN溶液的濃度為8％時(shí),加入與PAN質(zhì)量比為150%的Pb(NO3)2仍可得到形貌良好的纖維。Pb(NO3)2在PAN/DMF溶液中的溶解度比Pb(CH3COO)2大,且紡絲后得到的纖維表面較光滑,纖維直徑較細(xì)且均勻;當(dāng)在紡絲溶液中加入PVP后,隨PVP濃度的增加

4、纖維表面顆粒增多,直徑減小。
　?、圃赑bS有機(jī)復(fù)合纖維制備的基礎(chǔ)上,通過對其進(jìn)行預(yù)氧化及高溫?zé)崽幚碇苽淞薖bO無機(jī)纖維,將PbO無機(jī)纖維在H2S氣氛中硫化生成了PbS納米纖維。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)PAN與PVP質(zhì)量相等時(shí),得到的PbO纖維形貌最好;隨Pb(NO3)2濃度的增加PbO纖維的致密程度增加,纖維連續(xù)性增強(qiáng);不同的加熱方式對纖維形貌有影響,快速加熱法得到的纖維直徑均勻,無纖維粘結(jié)現(xiàn)象。室溫下將PbO無機(jī)纖維在H2S氣氛硫化后,S

5、EM測試表明顯示纖維形貌保持不變。
　?、菍bS及含PbS顆粒的復(fù)合纖維的光電性能進(jìn)行了測試分析。對于制備的所有纖維都觀察到明顯的光暗電流,PbS/PAN復(fù)合纖維光暗電流比約為2.3,PbS/PVP復(fù)合纖維的光暗電流比約為7.0。與復(fù)合纖維相比PbS纖維的光暗電流值均增大了兩個(gè)數(shù)量級,當(dāng)電壓為5V時(shí)光暗電流比約為15.5,無光條件下電阻約為5×105Ω,光照下電阻減小到3×104Ω左右。通過研究獲得了PbS及其復(fù)合纖維,建立了其