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本论文对用苯热法合成的纳米GaP材料的粉体和薄膜的光学性质进行较深入地研究,并制备纳米GaP/钒氧酞菁的无机/有机半导体复合薄膜,最后探讨此nano-GaP/VOPc复合薄膜在太阳能电池方面的应用前景。
纳米GaP粉体的表面声子模是用红外透射光谱研究的。其Frohlich模在实验中被观察到,模频率与理论计算相符。对表面声子模峰的频移、展宽和线型这些特性进行详细分析。声子模特性的研究对于基于纳米GaP材料光电子器件的发展是一个很根本的问题。
用ESR技术揭示纳米GaP粉体中本征点缺陷Gai的存在。纳米GaP粉体的UV-vis光谱展现出其直接、间接跃迁的能带结构。其带隙发生蓝移,是由于纳米尺寸效应和其中Gai缺陷的存在。纳米GaP粉体RS光谱中的TO和LO峰发生红移,归因于其中本征杂质或缺陷;RS和IR光谱都表现出SO声子模的振动情况,SO声子也源于纳米GaP粉体表面上的缺陷。因此,纳米GaP粉体中的本征缺陷对于其光学性质有着重要的影响。
用辐射传输方程的不同方法探究纳米GaP粉体层的反射。用三种方法计算出反射层的Ea/Es,结果发现三流模型理论最接近Giovanelli给出的准确值。并且Ea/Es曲线的形状与纳米GaP粉体吸收谱的测试结果是相符的,也展现出它的能带结构。因此,纳米GaP粉体的能隙在其反射现象中起着重要的作用,反射率数据可用于定量分析。
从分散介质和分散剂两方面探讨纳米GaP粉体的分散行为。发现用DMF作为分散介质时纳米GaP粉体的分散效果超过众多分散剂的效果。从而得到分散效果较好的分散体系,并对该体系的UV-vis吸收与粉体的进行对比分析。
用椭圆偏振法对纳米GaP薄膜进行研究,先建立恰当模型,采用有效介质近似,用DeltaPsi软件中给出的色散公式处理得出纳米GaP薄膜的光学参量n和k值。另外,对纳米GaP薄膜透射光谱进行处理分析,用半导体薄膜的光学常数公式算出其吸收系数,进而采用Tauc法估算出纳米GaP薄膜的光学能隙。
制备并表征VOPc粉末和nano-GaP/VOPc复合薄膜。研究VOPc薄膜和nano-GaP/VOPc复合薄膜的UV-vis吸收特性。计算出吸收系数后,用Tauc法,分别获得VOPc薄膜和nano-GaP/VOPc复合薄膜的光学能隙。最后,探讨无机/有机复合薄膜太阳能电池的原理和结构,指出nano-GaP/VOPc杂化型体异质结复合薄膜在太阳能电池方面的应用前景。