CdS复合纳米棒阵列薄膜及其光电性质.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)SeptemberActaPhys．一Chim．Sin．，2010，26(9)：2575—25802575【Article】www．whxb．pku．edu．ca液相沉积法制备ZnO／CdS复合纳米棒阵列薄膜及其光电性质付冬伟程轲庞山杜祖亮(河南大学特种功能材料教育部重点实验室，河南开封475004)摘要：采用两步化学溶液沉积法在氧化铟锡(ITO)导电玻璃衬底上制备了ZnO／CdS复合纳米棒阵列薄膜．利用x射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、紫外一~JrL(uv—Vis)吸收分光光度计、荧光(PL)光谱仪及表面光电压谱(sp

2、s)研究了不同CdS沉积时间对复合薄膜的晶体结构、形貌、光电性质的影响．研究结果表明：ZnO纳米棒阵列表面包覆CdS纳米颗粒后，其吸收光谱可拓展到可见光区；与吸收光谱相对应在可见光区出现新的光电压谱响应区，这一现象证实，通过与CdS复合可显著提高ZnO纳米棒阵列在叮见光区的光电转换性能；随着CdS纳米颗粒沉积时间的延长，复合纳米棒阵列薄膜在大于383nm波长区域的光电压强度逐渐减弱，而在小于383nm波长区域的光电压强度逐渐增强．用两种不同的电荷产生和分离机制对这一截然相反的光响应过程进行了详细的讨论和解释．关键词：ZnO／CdS纳米棒阵列；液相沉积法；表面光电压谱；光电特性；电荷转

3、移过程中图分类号：0649；0484SolutionBasedSynthesisofZnO／CdSCompositeNanorodArrayFilmandItsPhOtOelectricPropertiesFUDong—WeiCHENGKePANGShanDUZu—Liang(KeyLaboratoryforSpecialFunctionalMaterialsofMinistryofEducation，HenanUniversity，Kaifeng475004HenanPr0vice．P．R．China)Abstract：WeU—alignedZnO／CdScompositenano

4、rodarrayfilmwasgrownonanindiumtinoxide(ITO)substratebytwo—stepchemica1solutiondepositionmethod．TheeffectsofCdSdepositiontimeonthecrystalstructure．morphology，andphotoelectricperformanceoftheZnO／CdScompositefilmwereinvestigatedbyX—raydiffraction(xRD)，scanningelectronmicroscopy(SEM)，ultraviolet—vi

5、sibleabsorptionspectroscopy(uv—Vis)，photolurninescencespectroscopy(PL)，andsurfacepbotovoltagespectroscopy(SPS)．ResultsshowedthattheabsorbanceofthecompositefilmextendedintothevisibleregioncomparedwiththebareZnOnanorodarrays．SPSalsoshowedanewresponseregioncorrespondingtotheabsorptionspectrum．This

6、resultindicatedaremarkablephotoelectricconversionefficiencyimprovementinthevisibleregion．WealsofoundthattheSPSresponseintensityofthecompositefilmdecreasedgraduallyabove383amwithanincreaseinCdSdepositiontime．However．theSPSresponseintensityincreasedbelow383am．Weinterpretedthisphenomenonusingtwodi

7、stinctphotoinducedchargegenerationandtransfermechanisms．KeyWords：ZnO／CdSnanorodarraySolutiondeposition；Surfacephotovoltagespectrum；Photo—electricproperty；ChargetransferprocessZnO纳米结构因具有优越的光电子性能已被用到纳米结构太阳能电池中．但ZnO是一种宽带作为染料敏化太阳能电池(D