【摘 要】
:
氧化锌(ZnO)是一种Ⅱ-Ⅵ族直接宽带隙半导体材料,具有稳定丰富的低维结构、优异的室温激子稳定性和易掺杂调控的电学性能,在电致发光和紫外探测领域极具应用潜力。目前由于缺乏高效、稳定的p型ZnO,n-ZnO/p-GaN异质结成为ZnO基光电器件研究的主流结构。但ZnO材料中的氧空位等本征缺陷对其光电子器件的性能产生了严重的影响,本论文试图通过In和Ga的共掺杂以及引入石墨烯量子点(GQDs)来解决这
论文部分内容阅读
氧化锌(ZnO)是一种Ⅱ-Ⅵ族直接宽带隙半导体材料,具有稳定丰富的低维结构、优异的室温激子稳定性和易掺杂调控的电学性能,在电致发光和紫外探测领域极具应用潜力。目前由于缺乏高效、稳定的p型ZnO,n-ZnO/p-GaN异质结成为ZnO基光电器件研究的主流结构。但ZnO材料中的氧空位等本征缺陷对其光电子器件的性能产生了严重的影响,本论文试图通过In和Ga的共掺杂以及引入石墨烯量子点(GQDs)来解决这些问题。本文釆用低温水热法在p-GaN衬底上生长了ZnO纳米结构,首先探究了In+Ga共掺杂对ZnO的生长行为以及n-ZnO纳米棒(NRs)/p-GaN异质结光电特性的影响;其次通过两种不同的方式把GQDs结合到ZnO纳米结构上,并探讨了GQDs对ZnO纳米结构微观形貌和光学性质的影响。取得的主要成果如下:1.本文通过低温水热法在p-GaN上合成了In+Ga共掺杂的ZnO纳米棒。X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和X-射线能量色谱仪(EDS)分析结果表明,In和Ga已经很好地固溶到ZnO内部。In和Ga共掺杂引起ZnO晶格常数增大,导致(002)峰向衍射角减小的方向偏移。同时,ZnO NRs的光学性质也受到了In和Ga共掺杂的影响。相对于未掺杂ZnO NRs,共掺杂之后ZnO的紫外发射峰出现了轻微的红移,这可能是表面共振和带隙重整效应的综合作用。随着In+Ga共掺杂浓度的增加,ZnO NRs的直径减小,密度增加,n-ZnO NRs/p-GaN异质结的电导率有所增加。2.本文通过两种不同的方式把GQDs结合到ZnO纳米结构上:(1)在ZnO纳米结构的生长溶液中引入GQDs;(2)在生长好的ZnO样品上旋涂不同层数GQDs。SEM结果表明,生长溶液中加入GQDs会促使ZnO从棒状向片状结构转变,而旋涂GQDs并没有改变其原先的棒状结构。XRD、傅里叶红外吸收光谱(FTIR)和XPS光谱分析结果表明,GQDs已经成功地和ZnO纳米结构进行了结合。GQDs的加入也影响了ZnO的光学性质。紫外-可见光谱表明,GQDs加入方式不同,其对ZnO带隙的影响也不同。在生长溶液中加入GQDs会使ZnO的带隙增大;而在ZnO样品上旋涂GQDs,随着旋涂层数的增加,却使其带隙从3.23 eV降低到3.14 eV。
其他文献
有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cells,PSCs)因其优异的光电性能和低廉的制造成本,成为目前光伏领域内的研究热点。钙钛矿电池的效率主要受到钙钛矿薄膜质量和电荷传输层材料等因素的影响,其中以晶粒尺寸、相纯度、结晶度、缺陷密度和光学性能等为质量衡量指标的钙钛矿薄膜对电池性能的影响尤甚。因此,本工作以提高钙钛矿薄膜质量并进一步提升钙钛矿电池性能为目的,通过调控反应
铒基金属富勒烯因内部封装的Er3+而表现出近红外发光,使其在通信、光学器件以及生物医药等诸多领域中具有应用价值。本文构筑了Er3N@C80与[12]环对苯撑([12]CPP)的超分子复合物,通过主客体相互作用来调控Er3N@C80的近红外发光性质。值得注意的是,该超分子复合物还显示出双波段的发光特性。我们通过质谱分析、电化学测试和核磁共振氢谱等手段表征了Er3N@C80(?)[12]CPP的结构。
选择性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)在智能制造的时代潮流中占据着重要的地位。但是其复杂的成形机制使得SLM成形件的品质难以掌控。仅通过耗时昂贵的实验研究已经不能满足SLM工业化发展的需要,借由计算机辅助的数值模拟计算已经成为研究SLM过程的重要途径。目前SLM过程数学模型的构建大多采用基于网格的方法(FEM和VOF),本文采用无网格的光滑粒子流体动力学(Smoo
随着工业的发展,化石燃料的消耗量不断增加。化石燃料的大量使用引发了能源危机和环境污染等问题。氢能具有燃烧热值高,来源广泛、燃烧产物零碳排放等优点,有望成为化石燃料的替代品。通过可再生能源电解水制氢是最具潜力的制氢策略之一。电解水包括阳极的析氧反应(OER)和阴极的析氢反应(HER)两个半反应。阳极的析氧反应动力学缓慢,过电位较高,通常被认为是电解水过程的决速步骤。Ir/Ru基贵金属材料是目前最先进
随着传统化石燃料带来的一系列环境问题,氢能作为一种可再生的清洁能源,以其燃烧性能好、不产生温室气体、能量利用率高等特点在解决能源危机和环境污染方面具有至关重要的意义。目前,氢气的制备方式大多都是煤、焦炭、天然气或石油等传统的化石燃料转化而来,不仅需要消耗大量的矿藏而且其生产成本高。而电解水制氢以其转化效率高、环境友好、应用前景广阔等优点而备受关注,但是其缓慢的反应动力学和高过电势带来的能量损耗限制
锂硫电池由于具有能量密度高、成本低廉、无毒等优点而受到学术界和工业界的广泛关注,被认为是满足电动汽车加速发展需求的最佳选择。然而,现阶段锂硫电池硫(Li-S)电池作为新一代的高性能储能装置仍面临着可溶性多硫化物(Li PSs)引起的穿梭效应、反应动力学迟缓以及不可控的锂枝晶生长等挑战。因此,通过合理设计主体材料结构以及物理/化学手段调控多硫化物的行为,对于开发高性能锂硫电池具有重要的意义。在众多的
焦化废水中的喹啉等含氮杂环有机物毒性高,降解困难,给生态环境和人类健康造成长期且严重的危害。因此严格控制喹啉等有机物的排放已经刻不容缓,寻求一种可以对其具有高灵敏和选择性的检测方法尤为重要。针对现有检测技术存在的操作复杂、选择性差等问题,本文采用具有高灵敏性、操作简便、环保低毒的碳点荧光检测技术,耦合具有高度选择性和特异识别性的分子印迹技术,设计合成了新型碳点(CDs)基的荧光检测体系。通过表征材
日益严峻的能源短缺危机和环境恶化等问题迫使人们寻求清洁高效的可再生能源来替代传统的化石能源。氢气因其能量密度高、零碳排放和可再生等优点而受到广泛关注。通过电解水制氢是获得大量高纯度氢气的有效策略。然而,电解水过程需要克服析氢反应和析氧反应的高能量势垒才能达到适当的电解效率。因此,需要高活性的催化剂降低反应过电位和能耗。一些贵金属材料(Pt/C、Ru O2和Ir O2等)被认为是最先进的水分解电催化
随着现代工业的快速发展,人们对一些领域所用铜基材料提出了高强度高导电性的要求,如电气、机械制造、铁路交通、航空航天等领域。作为一种新兴的二维碳纳米材料,石墨烯凭借其超高的导电、导热性以及超强的机械性能而被相关科学工作者视为铜基复合材料最理想的增强相。近年来,石墨烯在铜基复合材料领域的应用虽取得了一定的进展,但实现两者之间完美的复合仍需要克服一些困难。例如:石墨烯易团聚,难以实现其在铜基体内的均匀分
不可降解传统食品包装带来的资源危机、环境恶化和食品污染问题日益严重,制备生物可降解的抗菌食品包装成为了社会日益发展的重大需求。聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)是一种结合了脂肪族聚酯的优异生物可降解性和芳香族聚酯的良好机械性能的脂肪族/芳香族共聚酯,向其中加入纳米粒子抗菌剂,可制备出综合性能优异的食品包装薄膜,拓展其在食品包装领域的应用。本文以PBST为基体,TiO2-CuO-Ag(TC