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CdTe纳米晶的微结构及表面光电特性研究

作　者: 杨伟勇
导　师: 李葵英
学　校: 燕山大学
专　业: 材料学
关键词: 配体碲化镉纳米晶微结构表面光电压
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文采用水相合成法,以配体3-巯基丙酸(MPA)、巯基乙酸(TGA)、L-半胱氨酸(L-Cys)为稳定剂,合成了水溶性的CdTe纳米晶,利用正交设计法优化了实验条件。对配体修饰的碲化镉纳米晶的微结构和光电性质进行分析。运用X射线衍射(XRD)和EDS能谱对样品进行了成份分析,并通过软件计算晶粒尺寸;采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析样品的成键情况;应用透射电子显微镜(TEM)和红外等手段对对样品的微观结构等方面进行分析和表征;利用紫外吸收和荧光光谱分析改变反应时间对样品的影响;利用表面光电压谱(SPS)分析样品表面载流子的转移跃迁行为。并利用Material Studio软件建立碲化镉掺杂不同硫含量的结构模型,计算能带结构、偏态密度,光学性质为实验结果的分析提供理论基础和依据。结果表明:配体修饰的碲化镉纳米晶平均粒径为2~4nm左右,为闪锌矿结构;反应过程中有配体的参与,形成了类似于CdTe/CdS/ligand核壳结构。通过反应时间的变化来控制样品的尺寸;表面光电压谱进一步分析有S元素和配体参与反应,配体巯基羧酸修饰碲化镉样品的光伏响应强度较L半胱氨酸的高;场诱导表面光电压谱(EFISPS)检测发现,样品在波长为350nm和470/545nm处诱导出的表面光伏响应峰分别对应两个不同的电荷转移跃迁;实验和计算分析表明由于硫的掺杂使得禁带宽度增大表现出蓝移现象,且表现出P型表面光伏特性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-29
  1.1 量子点的概述  9-15
    1.1.1 量子点的基本概念  9-10
    1.1.2 量子点的基本性质  10-13
    1.1.3 量子点的表面修饰  13-15
    1.1.4 选择性沉淀及选择性光刻蚀  15
  1.2 半导体纳米晶的制备技术  15-20
    1.2.1 有机金属法  16-18
    1.2.2 水相合成法  18-20
  1.3 量子点的应用  20-22
    1.3.1 在生物学上的应用  20
    1.3.2 在分析化学上的应用  20-21
    1.3.3 在光电子与微电子领域的应用  21-22
  1.4 计算机模拟在纳米材料科学中的应用  22-27
    1.4.1 计算机模拟技术的优势  23
    1.4.2 材料模拟方法与模拟层次  23-24
    1.4.3 材料研究的模拟技术  24
    1.4.4 CASTEP 理论基础与算法  24-27
  1.5 选题意义及研究内容  27-29
第2章实验设备与原理  29-39
  2.1 多功能作用光谱仪简介  29-31
    2.1.1 多功能作用光谱仪系统组成  30-31
    2.1.2 表面光电压的测量  31
  2.2 表面光电压理论  31-38
    2.2.1 表面光伏效应原理  32-36
    2.2.2 场效应原理  36-38
  2.3 紫外吸收光谱的测定  38
  2.4 红外光谱的测定  38-39
第3章配体修饰CdTe 纳米晶微结构及光电特性  39-55
  3.1 实验部分  40-42
    3.1.1 实验试剂与仪器  40-41
    3.1.2 样品的制备  41-42
  3.2 正交试验结果分析  42-43
  3.3 CdTe 样品的结构表征  43-48
    3.3.1 X 射线衍射(XRD)分析  44-45
    3.3.2 透射电镜和高分辨（TEM&HRTEM）  45-46
    3.3.3 红外光谱分析  46-47
    3.3.4 EDS 能谱分析  47-48
  3.4 CdTe 纳米晶体的光谱特性的表征  48-54
    3.4.1 CdTe 纳米晶紫外吸收和荧光光谱分析  48-50
    3.4.2 表面光电压谱分析  50-54
  3.5 本章小节  54-55
第4章掺硫CdTe 晶体结构与性能模拟  55-69
  4.1 晶体体内结构模拟计算  55-60
    4.1.1 模型的建立  55-56
    4.1.2 参数选择与计算  56-57
    4.1.3 硫掺杂CdTe 晶体的能带结构和偏态密度分析  57-59
    4.1.4 硫掺杂CdTe 晶体的吸收谱分析  59-60
  4.2 晶体表面结构模拟计算  60-65
    4.2.1 模型的建立  60-61
    4.2.2 参数选择与计算  61-62
    4.2.3 CdTe (111)面的硫掺杂能带结构和偏态密度模拟  62-64
    4.2.4 CdTe (111)面的硫掺杂吸收谱分析  64-65
  4.3 体内声子谱分析  65-68
  4.4 本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-76
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  76-77
致谢  77-78
作者简介  78

CdTe纳米晶的微结构及表面光电特性研究

内容摘要

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