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1、ZnO纳米材料的制备、物性及在染料敏化太阳能电池器件中的应用研究独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得酽彳牧《‰其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名:签字日期:久年‖月/日学位论文版权使用授权书有关保留、使用学位论文的规定,本学位论文作者完全了梆欠学有
2、权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权多微碰可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权书导师签名:学位论文作者签名:昊耄盖欠日厂日签字日期:年‖月‘签字日期:年乡月知沙/学位论文作者毕业去向:工作单位:电话:通讯地址:邮编:摘要摘要是透明、宽禁带半导体,具有高的激子束缚能,被广泛应用于蓝、紫外发光二极管、太阳能电池等器件上。但是要实现在光电子器件上的应用,有
3、几个问题还待解决,一个是的型掺杂;另一个是纳米结构的控制。本论文主要研究了三个方面的内容最近研究表明利用氮替代中的。是实现型掺杂的最好方式,但实现掺杂的型转变仍旧很困难,另外,掺杂样品的拉曼光谱中的‘峰的起源一直有争议。为了探索以上两个问题,我们研究了掺杂薄膜的光学、电学和磁性等性质。进而探索掺杂薄膜中缺陷随氮气压的变化趋势以及‘处拉曼峰的起源。扫描电镜结果表明薄膜颗粒直径随氮气压的增加而减小。透射光谱结果表明的能带宽度随氮气压的增加而增加,这是由于参入中,替代了的位置造成的。光谱研究表明,在低的
4、氮气压下,样品含有替代。形成受主缺陷和锌间隙缺陷。当氮气压增高后,锌间隙缺陷逐渐消失,而受主仍能观察到。同时,射线光电子谱Ⅻ表明,受主缺陷的数目随氮气压的增加而减少。以处拉曼峰只有在氮气压低于时才出现,其强度随氮气压的增加而减弱,这一变化趋势与光致发光光谱以及射线光电子谱中所对应的缺陷的变化趋势一致。电学性质测量表明,掺杂薄膜的电阻率、载流子浓度以及电子迁移率随氮气压变化很明显。另外,我们也研究了在不同氩气气压下制备的薄膜的拉曼光谱,结果进一步表明处拉曼光谱与掺杂有关。从实验结果分析来看,我们认为
5、‘处拉曼峰的起源是.复合缺陷。我们首次利用电化学方法,改变电解液中甲醇的浓度实现了对形貌以及物理性质的控制。随着电解液中甲醇浓度的增加,的形貌从薄膜逐渐变成纳米片状和纳米颗粒堆积状。射线衍射表明,晶体生长方向随甲醇浓度的增加从方向转变为再转变为方向。同时,的光学、电学性质也随着甲醇浓度的改变而改变。比如的光学能带从.增加到.,电阻率增加,载流子浓度减少。研究表明,随着电解液中甲醇浓度的增加,样品中的的含量也增加,因此,的光学、电学性质也随着改变。我们也研究了形貌随甲醇浓度改变而变化的机制。从结果,
6、我们发现随着电解液中甲醇浓度的增加,样品含有亚硝酸根和硝酸根离子,这种离子易吸附在的极性面面,限制这个方向的生长速度,其它方向的生长速度则相对增加,从而改变了的形貌。纳米材料和纳米技术的发展为提高太阳能电池的效率以及降低成本提供了坚强的后盾和技术支持。最近,对太阳能电池进行了大量的研究并取得一定的成果。为了增加光电极的比表面积和吸收更多的光子,我们制备了三维多级结构的,比如纳米花、纳米灌木丛等纳米结构。我们对纳米花的形成机制以及其光学性质进行了详细的研究。在太阳能电池研究中,为了避免与燃料之间进行
7、反应,我们利用原子层沉积方法在表面沉积了一层很薄的。为了验证沉积在表面,我们采用了透射电镜和光致发光光谱技术。我们比较了以不同纳米结构的核壳结构为基的染料敏化太阳能电池的光电转化性能。实验结果表明,以纳米灌木丛结构为基的的光电转化效率比纳米薄膜提高了近%。研究表明,以纳米灌木丛结构为基的效能的提高主要是由于:首先,纳米灌木丛结构具有较大的比表面积,能吸附更多的染料,吸收更多的光子,进而能提高电池的光电流密度。其次,灌木丛结构具有纳米线结构,其结构具有直接的电子传输路径,从而提高电子的传输几率,大大
8、降低电子的复合几率。最后,灌木丛结构由于其具有更强的光散射效应,因此能吸收更多的光子。关键词:,光学性质,电学性质,纳米材料,染料敏化太阳能电池、.,.,...:.?,。.,‘‘..?......,,..,...,,,,.,..,,..,....../,,,.,.?.%.?..妇.,,.,.:,,,,.,目录目录摘要??..第一章绪论??..的基本性质?.纳米材料研究进展?..纳米材料..纳米材料的研究进展?.纳米材料的合成和表征方法??...纳米材料的合成方法?...激光脉冲沉积
