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《南京航空航天大学》 2009年
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半导体纳米CdS的制备及其性能研究

徐小齐  
【摘要】: CdS作为一种典型的Ⅱ-Ⅵ族宽禁带直接半导体,室温下其禁带宽度为2.42eV,具有优异的光电转换特性和发光性能。随着尺寸的减小和形貌的变化,CdS纳米结构的禁带宽度会发生明显的变化,导致其表现出不同于块状材料的、优异的光电性能,在发光二极管、太阳能电池、光电显示器件等方面具有潜在的应用。人们利用各种方法对CdS纳米粒子的形貌、粒径大小和粒径分布进行控制,可以得到具有不同光电性质的材料。本文主要研究工作如下: 介绍了纳米材料的分类、特性以及纳米材料的合成方法,然后详细介绍了Ⅱ-Ⅵ族半导体化合物CdS纳米结构的合成、表征及性能的研究现状。以常用的反应活性较大的硫脲作为硫源,醋酸镉提供镉源,在水溶液中,采用能量较高的γ射线对其进行辐照,合成出了粒径在20nm左右的球形CdS纳米粒子,TEM表征结果发现,样品局部发生了一定的团聚现象。进一步采用高分子聚乙烯醇对其表面进行修饰,结果有效控制了产物的粒径分布,抑制了团聚现象,修饰了表面缺陷,对产物的光学性能有一定的改善作用。 选用具有特殊结构的大分子二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)作为硫源,采用水热法,分别在苯和乙二胺溶液中合成不同晶型不同形貌的CdS纳米晶。在苯中得到的是立方相球形纳米粒子;而在乙二胺中得到表面光滑粗细均匀的纳米线,样品的紫外吸收和发光性能的测试结果表明其具有良好的光学性能。在介电常数较大的水溶液中,得到的是形貌不规则的三角形、四边形等多边形,粒径尺寸大小不一,进一步采用聚合物聚乙二醇PEG作为表面修饰剂,最终控制了其粒径分布,得到的产物基本为边长在100nm以内的三角形结构。 在没有任何表面修饰剂和模板存在的条件下,在极性相差较大的水和苯的混合溶液中,合成了具有较好形貌的花状CdS纳米晶。实验结果发现,随着反应温度的升高,CdS纳米晶的生长过程类似于花朵开放的过程,温度较低时,是由小粒子聚集形成的花状,发育不完善,随着反应温度的升高,小粒子聚集体在逐渐的展开,最终生长成为具有良好形貌的花状结构纳米晶。该系列研究对晶体生长的理论研究和复杂形貌CdS纳米结构的实际应用都有重要的意义,希望能在实际中满足电子行业对不同形貌的半导体纳米结构的需求。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TB383.1

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