纳米SnO<,2>及其复合体系表面界面光电性质研究

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近年来,半导体纳米粒子与无机或有机半导体功能材料复合体系的研究越来越受到人们的关注。纳米材料的诞生为纳米复合材料的研究增添了新内涵,利用纳米微粒的特性,进行纳米尺度的合成,可以使复合体系各组元之间的协同和增强作用得到充分的发挥,这为发展高性能的新材料提供了一个非常有效的途径。 半导体纳米复合体系具有许多独特的性质,展示出极其广阔的应用前景。而复合体系的这些性能无不与其表面、界面的各种性质相关,由于表面、界面性质的复杂性和多样性,这方面的研究将是一个长期的过程。另外,在对其进行研究的过程中,应用何种研究手段和工具才能得到有效可靠的信息,反映其内在规律性,也是十分重要的。本论文在这两方面作了一些探索性工作。 本论文利用表面光电压谱(SPS)和场诱导表面光电压谱(FISPS)为主要研究手段对两类纳米复合材料的表面和界面电子结构和电荷转移特性以及空气中水、氧物种等气体分子对纳米材料表面光伏性质的影响进行了探索性的研究。具体包括三大部分的内容: 1.1,4-双二茂铁噻吩/纳米二氧化锡异质结光伏性质研究 运用LB技术制备了1,4-双二茂铁噻吩与纳米二氧化锡复合膜异质结。用AFM和XRD分别表征了纳米二氧化锡和异质结的成膜特性以及二氧化锡的物相结构;用紫外可见吸收光谱和表面光电压谱(Surface photovoltage spectra,SPS)对其光吸收和光伏性质进行了研究,发现复合膜异质结在紫外可见光区(300~550 nm)有很好的光伏性能,相对于单一薄膜材料的光伏响应范围有一定程度的拓展,而且响应强度也有较大提高。 2.纳米SnO2与α-Fe2O3纳米复合氧化物光电特性研究河南大学凝聚态物理专业2001级硕士学位论文2004.6 用501一gel法制备了SnO:与。一FeZ仇复合氧化物纳米粒子,并用xRD、紫外可见吸收光谱、表面光电压谱(SPS)以及场诱导表面光电压谱(FISPS)进行了分析和表征。XRD结果证实了所制备的纳米粒子为两种材料的复合氧化物;紫外可见吸收随两种氧化物复合比例的改变有较大的变化;FISPS表明复合材料的光伏响应强度随所加正电场的增加而增加,最大强度可增加5060倍,随所加负电场的增加而大大减弱。这为提高太阳能的转换与利用以及微型光电子开关器件的研制、开发提供了基础材料和理论数据。3.空气气氛、真空条件下半导体纳米材料的光伏性质研究 采用溶胶一凝胶法制备了a一FeZ仇纳米粒子以及SnO:和。一FeZO3组成的纳米复合氧化物,采用表面光电压谱(SPS)技术,并结合真空光电压池来研究空气吸附物质、乙醇分子对其光伏特性的影响。我们发现不管是a一Fe203纳米粒子还是Sn仇和。一FeZO3组成的纳米复合氧化物,随着真空度的提高,表面光伏响应都大大减弱。在空气气氛下常时间的恢复,两种材料基本上都可以回到原来的光电响应强度;但在乙醇气氛下,无论恢复多长时间都得不到原来强度的光电响应信号。所以我们得出一个结论:半导体纳米粒子的表面电子结构和表面态的性质受外界环境(空气中的水分子、氧物种等气体分子)的影响比较大,而乙醇分子对其表面光伏性质影响很弱。
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