硅和锗一维纳米结构的湿法刻蚀研究以及银纳米线在染料敏化太阳能电池中的应用

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:javaname41
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
利用湿法刻蚀制备半导体纳米结构具有很多优点:可以在常温下进行,过程简单,不需要复杂的反应设备,能够制备大面积的定向纳米结构阵列;在辅以模板的情况下,容易得到图形化的纳米结构;纳米结构的掺杂可以由刻蚀所用原材料来控制。本论文用湿法刻蚀制备了硅的弯折纳米线阵列和锗的微米/纳米锥阵列结构,并研究了基于锗纳米锥阵列的荧光pH传感器。本文还研究了银纳米线掺杂的染料敏化太阳能电池,探讨了银纳米线提高太阳能电池光电转换效率的机制。主要工作如下:  1.利用(111)晶向单晶硅片化学刻蚀可控制备硅纳米线,发现刻蚀方向与刻蚀液的氧化性强弱有关,在氧化性强的刻蚀液中,倾向于沿硅<100>方向优先刻蚀,在氧化性弱的刻蚀液中,倾向于沿硅<111>方向优先刻蚀。利用这一规律,通过改变刻蚀液中的双氧水浓度或者刻蚀液温度,调控刻蚀液的氧化性强度,得到了弯折硅纳米线阵列。  2.研究了单质锗在不同氧化剂和氢氟酸的混合溶液中的各向异性刻蚀规律,在双氧水和氢氟酸的混合溶液中,得到大长径比、定向性好的锗/氧化锗的核/壳锥状结构阵列。在刻蚀过程中,空穴有加快刻蚀的作用,而锗的低价氧化物有抑制刻蚀的作用。在这两种作用下,形成了锗/氧化锗的锥状核/壳结构阵列。这一机理在实验上得到了很好的验证。  3.将锗/氧化锗核/壳锥状结构阵列在还原性气氛中还原为单质锗锥状阵列,并将氨基荧光素通过共价键连接到阵列表面,制备了基于锗锥阵列的荧光pH传感器。结果表明,在酸性条件下传感器的荧光猝灭,在碱性条件下传感器的荧光恢复。在pH=4到9的范围内,荧光强度与pH值呈现出很好的线性关系。该传感器具有良好的选择性、灵敏度和稳定性,并且可以反复使用。  4.用乙二醇还原硝酸银的方法制备了银纳米线,并将银纳米线掺杂到染料敏化太阳能电池的光阳极P25膜中。通过实验探讨了银纳米线对电子的收集作用、对光的散射作用、以及银纳米线表面等离子共振作用引起的光吸收增强作用对电池效率的贡献。通过在光阳极中加入银纳米线的方法,可以明显提高太阳能电池的光电转换效率。
其他文献
换能器已经广泛应用于水下探测、无损探伤、医疗超声诊断等重要领域。随着应用领域的不断扩展和对换能器的性能要求越来越高,使得高性能换能器的需求不断提升。而换能器材料的
本文针对本研究组提出的一种基于软件的新型超分辨荧光成像技术,开发了一套相应的扫描控制,图像采集,信号处理和图像重构软件系统。此超分辨荧光显微系统通过该软件控制压电陶瓷
原子核和核物质是由质子和中子组成,核子之间通过交换介子传递核力。而强子由夸克组成,夸克是自旋为1/2的费米子。夸克间通过交换胶子传递强相互作用。QCD理论是描述这种强相互
当二维的自由电子处在一个均匀的垂直外磁场下时,电子能谱形成一系列分立的朗道能级。每一个朗道能级是多重简并的,其简并度由磁场大小和样品尺寸共同决定。如果在这样的系统上
近年来,光学微腔作为一种集成化的光学器件,在光传感,计算和通信等方面受到了人们越来越多的关注。在非线性光学领域,亚相干长度的微腔还可以用来补偿非线性作用的相位失配,从而大
元素替代效应是探索新超导材料和研究材料输运性质的一个有效手段。本文主要探讨了对母体锰基化合物BaMn2As2进行不同晶位的元素替代效应。由于制备方法有差异,导致母体晶格常
石墨烯是由碳原子按正六边形规则排列形成的平面二维晶体,由于其自身独特的几何和电子结构,在力学、电学、热学、光学等方面有着非常独特的性质。由于石墨烯在未来的纳米电子学
表面缺陷以及表面吸附原子在材料的生长和制备、表面物理化学反应等过程中起着重要的作用,它们的形成和扩散性质影响着界面生长的结构和形貌,在表面反应中对于维持或加速反应过
毫米波调频连续波(FMCW)雷达特点显著,由于信号泄漏问题一直未得到广泛应用,射频对消技术是一种解决信号泄漏问题的主要途径之一,耦合功分模块和合成耦合模块就是对消系统中两个
期刊