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CdS和CdSSe纳米带的制备及光电性质研究

作　者: 于潼
导　师: 邹炳锁
学　校: 湖南大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 纳米带 硫化镉 硒硫化镉 光致发光 表面光电压谱
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 106次
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内容摘要


本文采用热蒸发方法合成了大量超长尺寸的CdS纳米带和CdSSe纳米带,并对纳米带的结构、光学性能以及表面光电压进行了研究,主要结果如下：(1)用热蒸发法在Ar-H2载流气作用下合成了长几百微米的CdS纳米带,然后分析了单根纳米带的形貌,结合纳米带的晶体结构认为,其生长机理是由VLS和VS共同作用形成的。在近场扫描光学显微镜下观察了纳米带的光波导及光致发光,发现CdS纳米带具有很好的波导性,其PL光谱只有一个发射峰,没有缺陷等引起的其他发射峰,说明纳米带具有较高的结晶度和纯度。紫外可见吸收光谱体现了很强的量子效应。此外研究了CdS纳米带的表面光伏,可以看出：CdS纳米材料的表面光电压比CdS颗粒的表面光电压响应范围和强度都增大,并对外场很敏感,随外场增大而增大,我们认为这是由于纳米带自建场增强,另外在电场诱导下,导带底电子与价带顶的空穴会寿命延长,随电场增强变得越来越多,因此表面光电压响应强度增加。(2)我们将CdS粉末和CdSe粉末以一定比例混合,用相同的热蒸发方法,通过控制不同的实验条件合成了尺寸较大、形貌均一、不同成分的CdS1-xSex纳米带。通过XRD分析看出,仍为纤锌矿结构,只是晶格常数增大。在近场扫描光学显微镜下分析,看出不同成分的CdS1-xSex纳米带发射出不同颜色的光,并且光谱只有唯一的发射峰,并有较大的跨越,这与文献报道一致,说明CdS1-xSex纳米带是合金,而并不是简单的两种成分的组合,通过改变成分还可以实现CdS纳米带的带隙的谐调。之后分析CdS0.8Se0.2纳米带的表面光电压,与CdS纳米带相比,CdS0.8Se0.2纳米带的表面光电压响应有更大的范围,从300-750都有明显的响应。并且随着电场的加入,响应强度也远远高于CdS纳米带,从0v到+1v将近有2000倍的增加,说明在太阳能电池及光电器件有着潜在的应用前景。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-21
  1.1 引言  9-10
  1.2 纳米材料的概念和性质  10-12
    1.2.1 纳米材料的概念  10
    1.2.2 纳米材料的性能  10-12
  1.3 半导体及纳米半导体概述  12-15
    1.3.1 半导体材料的概念及分类  12-13
    1.3.3 纳米半导体的概念及特性  13-15
  1.4 纳米材料的制备及生长机理  15-17
    1.4.1 VLS(Vapor-Liquid. Solid)机制  15-16
    1.4.2 VS(Vapor-Solid)机制  16-17
    1.4.3 OAG(Oxide Assisted Growth)机制  17
    1.4.4 固—液—固(SLS)模型  17
  1.5 纳米半导体材料的应用  17-18
  1.6 CdS纳米材料的应用  18-19
    1.6.1 光催化  18
    1.6.2 太阳能电池  18
    1.6.3 发光材料  18-19
    1.6.4 电子器件  19
  1.7 CdS掺杂的研究进展  19
    1.7.1 直接掺杂  19
    1.7.2 间接掺杂  19
  1.8 本文的研究动机和主要内容  19-21
第2章 实验装置及检测仪器  21-30
  2.1 实验装置  21
  2.2 测试仪器及原理  21-30
    2.2.1 X射线衍射(XRD)仪  21-23
    2.2.2 场发射扫描电子显镜(FESEM)  23
    2.2.3 透射电子显微镜(TEM)  23
    2.2.4 紫外可见吸收光谱(Uv-Vis)仪  23-24
    2.2.5 近场扫描光学显微镜(NSOM)  24-25
    2.2.6 表面光电压谱技术  25-30
第3章 CdS纳米带的合成和光电性能研究  30-39
  3.1 引言  30-31
  3.2 实验部分  31
  3.3 CdS纳米带的形貌表征及生长机理  31-33
  3.4 CdS纳米带的光学性质  33-35
    3.4.1 紫外可见吸收光谱分析  33-34
    3.4.2 发光光谱分析  34-35
  3.5 表面光电压谱分析  35-38
  3.6 本章小结  38-39
第4章 CdSSe合金纳米带的光电性质  39-50
  4.1 引言  39
  4.2 实验过程  39-40
  4.3 CdSSe纳米材料的结构表征  40-42
  4.4 CdSSe的光学性能  42-46
    4.4.1 CdSSe的光波导及光致发光  42-45
    4.4.2 CdSSe的紫外吸收  45-46
  4.5 CdSSe的表面光电压谱分析  46-49
  4.6 本章小结  49-50
结论及展望  50-51
参考文献  51-58
致谢  58

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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