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《多功能染料菁染料的合成及其对半导体敏化的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、多功能染料—菁染料的合成及其对半导体敏化的研究1“光电功能材料的研究是当代科学的前沿，具有多学科交叉的特点，是一个极富创新和挑战的领域。”中国国家基金委《国家自然科学基金项目申请指南》1.半导体表面化学键合光敏染料的研究目的在于开发新型的光电功能材料图太阳辐射光谱和不同材料的太阳能光电池的光谱响应曲线1.太阳辐射光谱；2.GaP；3.CdTe；4.Si；5.GaSb-Ge；6.PbS可见光区的太阳光最强。各种材料的光谱分布与太阳辐射光谱分布并不一致。2很多光敏染料-菁染料的最大吸收在可见光区，而且摩尔消光系数大，如果将这些染料与半导体材料键合，就可提高半导体材料在太阳光强辐射区的
2、吸收，从而改善半导体材料在可见区的光谱响应。3⑴采用低温等离子体法使单晶硅及非晶硅表面注入活性基团-OH，进而分别与(EtO)3SiCH=CH2、Br2及2-甲基喹啉反应，利用Si-O-Si-C-N键将2种喹啉菁染料及2种碳菁染料共价键合在了硅表面，在硅表面呈现出了键合染料的荧光性质，并提高了单晶硅及非晶硅的吸光能力和光电导（见表1、图1）。如：从开发新型光电转换材料入手，首次将设计的40多种光敏染料通过化学键成功地共价键合在了半导体硅、锗表面，提高了其吸光能力、扩大了其光谱响应范围。半导体表面化学键合光敏染料的研究45见附件：⑴科学通报,1991,36(5):349-351.⑵
3、CHINESESCIENCEBULLETIN,1991,36(22):1874-1877.⑶功能材料,1996,27(5):399-403.⑵使单晶硅表面原子与碘反应，通过亲核取代反应将4种一甲川菁染料和2种碳菁染料以Si-N键共价键合于单晶硅表面。键合有光敏染料的单晶硅，其表面的吸光能力大大增强，且有选择地扩大了硅的光谱响应范围（见图2）。如：67见附件：⑴中国科学(B辑),1993,23(2):120-125.⑵SCIENCEINCHINA(SeriesB),1993,36(12),1416-1423.⑶高等学校化学学报,1994,15(1):124-126.⑷功能材料,19
4、96,27(5):388-391.⑶通过溴和单晶硅在低温下反应，然后再与杂环碱反应，最终以Si-N键将4种噻菁染料键合在了单晶硅表面上。对由键合染料硅片制成的In/Dye/Si夹层结构器件进行了光谱响应及表面光电压测定，结果表明所制器件具有光生伏特效应，染料对单晶硅有敏化作用，而且提高了单晶硅在长波长处的相对光量子效率（见图3、4）。如：89见附件：⑴科学通报,1993,38(18):1674-1678.⑵CHINESESCIENCEBULLETIN,1994,39(2),107-112.⑶光谱学与光谱分析,1994,14(6):29-34.⑷使单晶硅表面原子与溴或氯反应，然后再
5、分别与HOCH2CH=CH2、Br2及2-甲基喹啉反应，利用Si-O-C-N键将13种碳菁染料共价键合在了单晶硅表面。光谱响应及表面光电压测试表明，键合染料硅片具有光生伏特效应，光敏染料在半导体表面成膜增大了半导体硅的吸光阈值，且光敏染料对半导体硅有较强的敏化作用（见图5、6）。如：1011见附件：⑴ChineseChemicalLetters,1994,5(7):587-590.⑵SemiconductorPhotonicsandTechnology,1999,5(4):211-215.⑸使溴和单晶锗在低温下反应，然后和结合有染料的烯丙醇反应，将9种份菁染料以Ge-N键共价键合
6、于单晶锗表面。电流-电压曲线测试表明，键合了染料的单晶锗具有整流特性，在短路状态下，光照时产生光生电流，说明键合染料对单晶锗表面有敏化作用（见图7）。如：12见附件：⑴光谱学与光谱分析,2003,23(2):403-406.⑵功能材料,2001,32(5):546-547转550.⑶石油化工高等学校学报,1998,11(1):43-46.⑹通过溴和单晶硅在低温下反应，然后再与2-甲基喹啉反应，最终以Si-N键将4种份菁染料键合在了单晶硅表面上。对由键合染料硅片制成的In/Dye/Si夹层结构器件进行了电流-电压曲线的测试，结果表明所制器件具有整流特性，键合染料对单晶硅表面有敏化作
7、用（见图8）。13如：见附件：⑴半导体光电,1999,20(2):142-145.以上光敏染料的键合方法对于开发新型光电转换材料，改善半导体的光电性质具有重要的指导价值。与此同时，半导体表面键合光敏染料的研究还大大的丰富了硅、锗的表面化学。14为了拓宽照相AgX乳剂的感光范围并提高其感光度，人们研制出了许多光敏染料，研究最多的要数菁类染料，但其种类不多。本研究提出了将硅碳双键置于菁染料的大共轭体系中，使极性大的π电子重新分配，达到减弱硅碳双键极性之目的的设想，首次合成了20多种含
