新型鎘基半導體納米結構的合成與光電性能研究.pdf

1、鎘基半導體如CdS,CdSe,CdTe等,屬于典型的II-VI族半導體材料,已被證明具有良好的光學和電學特性,在現今多個熱門領域、尤其是光電轉換器件領域,體現出重要的應用價值,其中,納米級鎘基半導體的合成與應用,更是成為近年來科學界持續關注的熱點。但目前此領域的相關研究普遍面臨結構設計單一、合成方法有限或性能提升緩慢的瓶頸,而如何能將材料合成與材料應用的研究有效結合,根據應用需要去選擇材料、設計結構,正是突破這一瓶頸,取得突破性進展的根

2、本途徑。本文針對鎘基半導體光電轉換應用的具體需要,結合器件的結構設計,材料的合成方法,以及實際應用性能進行了初步探索與研究。主要研究成果如下:
　　1.利用聚苯乙烯微球(PS微球)為模板,同CdS量子點以真空自組裝的工藝得到孔徑和陽極厚度可控的三維多孔密堆CdS結構(反蛋白石結構),并應用為量子點太陽能電池陽極。通過對比實驗確定了CdS陽極的最佳厚度、最佳退火溫度等參數;通過后續電沉積CdS納米晶改善量子點間接觸,提升了陽極骨架的

3、導電性,并具體研究了沉積不同時間CdS并共退火后的陽極材料在壁厚、晶粒尺寸、載流子傳輸能力等方面的差別,最高獲得2％的光電轉換效率;通過電沉積CdSe構建內建電場增強載流子分離,最終獲得2.47%的光電轉換效率。
　　2.利用空氣輔助的CVD方法在多種基底上實現Cd納米片層陣列的制備,通過“put-in heating”的新型加熱工藝及堿液預處理的方法,克服了低熔點Cd模板高溫下易熔化和氧化的缺點,實現Cd納米片層的氣相碲化,成功

4、制備純凈分立的CdTe納米片層陣列,并應用為光響應器件,得到880%的明暗光電流提升。后續對比討論了“put-in heating”與傳統正常升溫工藝的區別及影響,并說明片層陣列對比薄膜結構,在光響應方面的優勢所在。
　　3.利用單晶ZnO/薄膜CdS的納米線結構作為反應基底,通過電沉積的工藝在其外制備CdSe敏化薄膜,首要研究了沉積電位對沉積產物物相、粒徑、包覆率的綜合影響,并同時優化沉積過程中的其他關鍵參數,如反應源Cd2+/