碳氮納米錐陣列的制備、表征及其光電性質.pdf

1、碳氮納米材料有著許多優良的特性，如高硬度、抗腐蝕、耐磨損、耐高溫、高導電、優異的場致電子發射性能等，因而受到廣泛的關注。多年來研究主要集中在碳氮納米顆?；虮∧?，而對碳氮納米錐的研究極少，碳氮納米錐陣列由于其特有的形貌、結構和光電性能，在場發射顯示陰極材料、掃描探針、太陽能電池電極方面有著廣闊的應用前景。
　　本文的研究內容可以分為兩個部分:一是采用輝光放電等離子體化學氣相沉積(GPCVD)方法，在Ni催化劑層上制備碳氮納米錐陣列;

2、二是采用脈沖激光燒蝕沉積(PLD)的方法，在氮氣背景氣氛下制備碳氮納米薄膜。
　　一、用GPCVD方法在不同CH4/N2比率下制備了碳氮納米錐陣列，FESEM照片顯示，不同CH4/N2比率下制備的碳氮納米錐的尺寸隨著CH4/N2比率的增加逐漸增大。TEM、SAED和EDS結果表明，不同CH4/N2比率下的碳氮納米錐錐體主要由中間黑色Ni通道和周圍無定形灰色CNx區域組成，在CH4/N2=1/20時，在黑色Ni通道附近發現了β-C3

3、N4晶體結構。當CH4/N2比率從1/20增加到1/5，納米錐中C元素的原子占比增加，N元素的占比則下降。紫外可見吸收光譜表明，在200-900nm波長范圍內，樣品都有很好的吸收，當CH4/N2=1/5時吸收率在78％-86％。電學測量結果表明，當CH4/N2比率從1/80增加到1/5時，碳氮納米錐的電阻率從1.01×10-3Ω·m減少到6.45×10-5Ω·m，表明樣品具有良好的導電性。同時，通過與有機聚合物浸潤實驗表明，納米錐對聚合

4、物具有很好的浸潤性。上述結果表明，碳氮納米錐具有良好的導電性、寬光譜高光吸收性和對聚合物很好的浸潤性，因而其在光電器件和聚合物/無機復合太陽能電池中具有很好的應用前景。
　　二、用PLD方法在不同的氮氣背景氣壓下制備了碳氮納米薄膜，FESEM照片顯示，隨著氮氣氣壓的增加，制備的薄膜表面顆粒的尺寸越來越大。XPS結果表明，隨著氮氣氣壓的增加，薄膜中氮的含量基本不變，但是在C1s峰中sp2/sp3鍵態比例有所增加，說明薄膜的石墨化程度