新型半導體納米晶的合成及光電性能研究.pdf

1、近年來，半導體納米晶由于其獨特的物理、化學性能而被廣泛的研究，半導體納米材料在傳統(tǒng)學科和新興領域都有了很大的發(fā)展，被廣泛的應用于光電器件，光催化和生物醫(yī)藥等領域，已成為一個在納米材料科學的前沿熱點。進入21世紀以來，人類面臨的能源和環(huán)境問題日益嚴重，開發(fā)高效的潔凈新能源迫在眉睫，目前半導體納米材料在能源和環(huán)境方面具有很大的發(fā)展?jié)摿?，是一種發(fā)展新型潔凈能源材料的重要途徑。本論文工作著重研究了新型無機半導體合金納米晶（Cu2Ge(S3-x，

2、Sex)）、磷化鎘單晶納米線、碲化鎘/三辛基氧膦核殼納米線和硒化銻/銻金屬異質結結構的膠體溶液化學法合成，并對其性能進行了探索，考察了它們的應用潛力，主要研究內容為:
　　(1)多元半導體材料由于組成復雜，各組分反應速度差異很大，在制備過程中極易出現相分離的現象。根據軟硬酸堿化學理論，選擇反應前驅體和反應介質，通過膠體溶液合成化學方法，我們成功地制備出多元半導體Cu2Ge(S3-x，Sex)納米晶材料，實現了它們在全組分范圍內的陰

3、離子替代和相應的帶隙調節(jié):納米晶材料的帶隙隨著Se元素含量的增加而逐漸減小，在1.2～2.16 eV內連續(xù)可調。納米晶呈現單晶結構、顆粒尺寸均勻。利用紫外-可見吸收光譜和循環(huán)伏安法考察了納米晶材料的光電特性，所有納米晶均顯示p型導電特性;進一步與n型的CdS納米棒陣列一起組裝了納米晶太陽能電池，顯示出明顯的光電轉換性能，證明了Cu2Ge(S3-x，Sex)納米晶在太陽能利用中的潛力。
　　(2)半導體一維材料被認為是納米器件的重要

4、組成基元，但其形成過程中需要特殊晶面的優(yōu)勢生長和其他晶面的有效鈍化，可控制備的難度很高。我們采用溶液-液相-固相法，以低熔點的鉍納米顆粒為晶種在較低的溫度下催化生長磷化鎘納米線，并對納米線的生長條件進行了詳細的考察，實現了對納米線的長度調控，得到的納米線為單晶結構，具有明顯的量子尺寸效應，通過將磷化鎘納米線組裝成光電探測器，驗證了其在光電器件上的應用潛力。
　　(3)通過與(2)類似的技術，利用兩步法的方案，催化制備了碲化鎘納米線

5、作為核心，三辛基氧膦為殼層的核殼納米線結構，實現了對殼層厚度的調控，通過對單根核殼納米線進行的電導測試結果，表明了殼層結構的三辛基氧膦具有電學絕緣的特性，為進一步發(fā)展光電器件奠定了材料制備的基礎。
　　(4)使用膠體溶液合成化學法，成功地制備了硒化銻納米線/銻金屬片的異質結結構。通過X射線衍射(XRD)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)及掃描透射電子顯微鏡圖(STEM)對這種異質結結構的形貌、結構與成分進行了詳細的考察。最后對硒