硫族化合物半导体纳米晶的制备及其光伏应用.pdf

《硫族化合物半导体纳米晶的制备及其光伏应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、堕壅!竖金塑兰呈笠垫鲞曼笪型鱼壁基堂丛麈旦⑧论文作者签名：指导教师签名：论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：鑫垫垒立逝釜查翌型越金一委员1．一圣盘纽盈丝逸】i立兰莹立d整鱼L——一委员2：趣盘迄基鱼亚墨望盛鱼玺：一委员3：委员4：答辩日期：址7Author’Ssignature：Supervisor’Ssignature：ExtemalReviewers：ExaminingCommitteeChairperson：ExaminingCommitteeMembers：Dateo

2、foraldefence：Ⅲ7㈣2舢6Ⅲ3㈣9洲8iiii¨●■IⅢY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，也不包含为获得逝姿盘堂或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。靴敝储鹕：翻荻一飙训陴铀‰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝姿盘鲎有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有

3、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。本人授权逝'江盘堂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)学位论文作者签名：孑入’铆乡父签字同期：加l1年石月彤日翩签名：JfjhbMj签字同期：勘(f年‘月％名摘要由于优异的光电性质，硫族化合物半导体纳米晶在光电器件和生物领域具有广泛的应用前景，近年来已经成为纳米材料研究中最活跃的领域之一。研究和开发简单的硫族化合物半导体纳米晶制备方法以及深入了

4、解它们的物理化学性质对于它们的实际应用具有重要意义。本文重点研究了高沸点有机溶剂中II．Ⅵ族和I．IU．Ⅵ族化合物半导体纳米晶的制备，以及纳米晶与Ti02纳米棒阵列复合后在光伏电池上的应用，取得了以下主要的创新结果：(1)采用热注入法在三辛基氧化膦和癸基膦酸中制备了CdS。Sel．x纳米棒。发现CdS。Sel．x纳米棒是由CdSe核心和CdS壳层组成的，纳米棒的长径比随着S／Se摩尔比的增加而增加，这是由于硒前驱体的反应活性比硫前驱体的高而导致的。实验进一步指出，核壳结构的形成使得纳米棒具有更高的荧光效率。(

5、2)采用无注入法在十八烯和油酸中制备了CdS。Sel-x纳米晶。通过加入卤素离子，CdS和CdSe纳米晶的的形貌由球形变为多枝状，结构从闪锌矿变为纤锌矿，这是由于卤素离子的加入抑制了镉前驱体的反应活性导致的。通过这种方法制备的CdS。Sel．x纳米晶是合金化的，随着S／Se摩尔比的变化，纳米晶的尺寸几乎不变，而光学性质线性变化。(3)在油胺中制备了Culn(S。Sel-x)2纳米晶。以CulnSSe纳米晶为例，研究了Culn(S。Sel．x)2纳米晶的生长机理，发现由于铜前驱体的反应活性高于铟前驱体，Culn

6、(S。Sel．x)2纳米晶的形成分为CuS。Sel．x纳米晶的形成和CuS。Sel．，纳米晶与铟前驱体反应两个阶段，反应温度的改变和油酸等络合剂的引入都会影响铟前驱体的反应活性。(4)在十二硫醇中制备了具有量子限域效应的CulnS2纳米晶。十二硫醇与铜离子的络合作用平衡了铜铟前驱体之间的反应活性，并限制了CulnS2纳米晶的生长，使其尺寸小于激子波尔半径。十二硫醇对纳米晶表面缺陷的有效钝化使得CulnS2纳米晶具有室温荧光效应，荧光主要来源于“施主．受主"对复合。通过改变反应温度和添加络合剂能够调节CulnS

7、2纳米晶的荧光峰位。(5)基于Ti02纳米棒阵列实现了硫族化合物半导体纳米晶的光伏应用。通过热处理，除去了纳米晶表面的有机物并使纳米晶成膜作为吸收层。对于n型的CdSe纳米晶，引入P型半导体CuSCN作为空穴传输层形成Ti02／CdSe／CuSCN三层结构，其光伏器件的光电转化效率为0．21％。对于P型的CuGaSe2和CdTe纳米晶，采用了Ti02／纳米晶双层结构。由于CuGaSe2纳米晶难以被烧结成连续的薄膜，严重的载流子复合使得Ti02／CuGaSe2双层结构没有表现出光伏特性，浙江大学博士学位论文而C

8、dTe纳米晶经烧结后变成了连续的薄膜，Ti02／CdTe双层结构的光电转化效率为0．07％。这些结果为进一步研制更高效率的全无机纳米晶光伏器件奠定了基础。关键词：硫族化合物半导体，纳米晶，高沸点溶剂，二氧化钛纳米棒阵列，光伏器件IIAbstractInrecentyears，chalcogenidesemiconductornanocrystalshavebecomethemostactivefie