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半导体纳米材料的制备及其光电性能的研究

史瑞松  
【摘要】:半导体纳米材料作为纳米材料的一个重要组成部分,与光电子学和材料学等紧密相连。半导体纳米粒子在光学特性、光电转换特性、电学特性方面和常规的半导体材料有明显的不同。随着人们对半导体材料性质认识的不断加深,半导体纳米材料已经在传统学科领域和新兴领域有了很大的发展,在光催化、磁性材料、光学应用和生物医学等众多领域得到了广泛应用,并成为当今纳米材料科学的前沿热点。特别是近年来,随着世界经济的持续快速发展,能源和环境问题日趋严重,人们纷纷寻找各种替代能源和解决环境问题的新方法。由于独特的性质,半导体纳米材料在能源和环境方面有很大的发展空间,有助于缓解目前面临的危机。 关于半导体纳米材料的研究很多,比如ZnO, Cu2O, CdS等。本文主要研究了Bi2S3和TiO2两种无机半导体纳米材料,主要内容如下: 1.Bi2S3是一种很重要的半导体材料,已经制备出纳米线,纳米棒,纳米管等多种形貌,由于其禁带宽度很小,是很好的光敏材料,对光的感应非常灵敏,在光电和热电效应方面有很好的应用前途。在KI的辅助作用和没有任何模板的条件下,我们用简单的一步水热方法合成了Bi2S3的纳米花和纳米棒结构,深入研究了KI的作用机理和Bi2S3的生长过程,研究了纳米花和纳米棒结构Bi2S3的光响应性能。在KI的作用下,Bi2S3逐步生成纳米棒的结构。纳米棒结构对光的响应比纳米花结构更加灵敏,并且形貌规则的样品其稳定性比较好。 2.TiO2性质稳定,无毒且价格低廉,具有光催化和吸收紫外线等功能,已经得到了广泛的使用。染料敏化的Ti02可以用来做染料敏化太阳能电池,制作过程简单且成本低廉,可以直接将太阳辐射能转换为电能。在实验室条件下,电池的效率已超过11%。我们合成了一种比表面积很大的TiO2,比表面积比商用的P25大很多倍,其良好的负载染料能力提高了太阳能电池的光电流。


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