多酸基二元金属氧化物在透明紫外光电探测器中的应用

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rlh1911
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
光电探测器已经应用于环境监控,空间探测,军事预警和化学分析等多个领域。对于新型光电探测器,可以选择性吸收和检测紫外线的光电探测器成为现阶段热门。这种紫外光电探测器需要有易于携带,工艺简单,价格低廉,响应速度快以及自供电等优势。基于以上考虑,拥有宽带隙的二元金属氧化物半导体在紫外光电探测器中得到了广泛的研究和应用。与传统材料相比,宽带隙材料可以减少可见光以及红外光对紫外光响应的影响,且不需要滤光器。纤锌矿结构的Zn O和锐钛矿结构的Ti O2作为宽带隙半导体中禁带宽度最为合适的两种材料,分别拥有3.37 e V和3.21 e V的禁带宽度,并都具有化学稳定性良好、载流子迁移率高以及光电转换效率高等优点。但是作为宽带隙半导体,其天然缺陷导致这两种材料均为n型半导体,并且很难进行改性。另外以这两种材料制备的紫外光电探测器仍存在响应速度较慢,需要高压驱动以及制备方法复杂等问题。现在最需要的是寻找一种与Zn O和Ti O2能级带隙匹配的材料与这两种材料复合形成稳定的p型复合材料。多酸是一类具有类半导体特性和丰富结构及元素组成的纳米级尺寸的金属氧化物团簇。首先,多酸具有可调节的能级带隙。其次,多酸具有良好的光吸收性能。最后,多酸与半导体材料复合时,分离光生载流子,增强电子传输。多酸的特性十分符合之前的需求,因此可以将多酸与Zn O或Ti O2进行复合。基于以上考虑,将多酸引入以纤锌矿结构的Zn O和锐钛矿结构的Ti O2为基础的光电探测器中,多酸修饰的复合材料都表现出p型半导体的特性,并且提高了材料对于紫外光的吸光度,以此制备的紫外光电探测器表现出良好的工作性能。具体工作如下:1.通过多酸修饰的电纺Zn O纳米纤维阵列制备了自供电的紫外光电探测器。器件的顶层是多酸修饰的Zn O纳米纤维,通过莫特-肖特基曲线证明复合材料为p型半导体,紫外-可见吸收光谱证明紫外光吸收度增加约36.9%。器件的底层是纯Zn O纳米纤维,在制成彼此垂直的具有p-n结的交错阵列后增强了载流子的传输,同时还可以在无偏置的条件下工作。通过紫外-可见透射光谱证明器件的透明度超过70%。在无偏置的条件下、330 nm波长和光照强度为18.62 m W·cm-2的光照下响应度(R)为70.35μA·W-1,探测率(D*)可以达到8.3×1010Jones。在无偏置和AM 1.5光照条件下,光暗电流差(ΔI)达到23.76μA,上升-下降时间为1.32 s/2.62 s。2.通过自旋涂覆的方法得到多酸修饰的Ti O2薄膜制备了自供电的紫外光电探测器。器件的顶层是多酸修饰的Ti O2薄膜,通过莫特肖特基曲线证明复合材料为p型半导体。器件的底层为纯Ti O2薄膜,在形成层间p-n结增强电子传输的同时使器件在无偏置的条件下工作。通过紫外-可见透射光谱证明在可见光区域的透明度超过73%。在无偏置和AM 1.5光照的工作条件下,ΔI可以达到16.07μA,器件的响应度(R)可以达到65.16μA·W-1,探测率(D*)可以达到9.07×1010Jones。循环工作216小时后,器件依然可以保持初始效率的85%。
其他文献
配合物具有多样的结构和潜在的功能性,因而受到广泛关注。特别是在电化学传感和荧光检测领域,配合物结构的可调控性使其成为潜在的候选传感材料。在配合物传感方面,设计合成具有优异传感性能的配合物尤为重要,通常,选择合适的配体可以构建具有目标性能的配合物传感材料。在这方面,硫杂杯芳烃含有羟基氧原子和桥连硫原子,尤其含孤电子对的硫原子易于与金属离子结合,从而提高其电化学检测性能,因此,硫杂杯芳烃是构建配合物传
学位
进入21世纪,可再生能源是实现全球能源转换和可持续发展的核心和关键。在现有的可再生能源中,太阳能是最有可能实现规模化应用的可再生能源之一。染料敏化太阳能电池(DSSCs)是一种将太阳能转化为电能的装置,由于其成本低、生产工艺简单和良好的光伏性能而备受关注。对电极(CE)是DSSCs的重要组成部分之一,主要承担外电路电子的收集和电解质中氧化还原反应的催化。Pt是将I3-还原的最佳催化剂,但Pt丰度低
学位
近年来,随着企业生产规模的不断扩大,水中有机污染物的含量也在不断增加。大多数有机污染物结构复杂,性能稳定,容易在人体中积累。因此,必须采取有效的措施,降低有机污染物的含量。与生物处理技术、物理处理技术、臭氧氧化等传统方法相比,半导体光催化技术反应条件更温和,对太阳能的利用率更高,可以有效降解水体中的有机污染物。但是半导体材料的光催化性能会受到禁带宽度和电子-空穴对复合效率的影响。因此,开发高效的复
学位
<正>教育部、工业和信息化部、国务院国资委、中国工程院、全国工商联等五部门联合印发通知,启动实施”职业教育现场工程师专项培养计划”(以下简称专项培养计划)。专项培养计划主要面向先进制造业、战略性新兴产业等重点领域的数字化、智能化职业场景,面向人才紧缺技术岗位,通过汇总发布生产企业岗位需求,对接匹配职业教育优质资源,以中国特色学徒制为主要培养形式,多方合作培养一大批具备工匠精神,精操作、懂工艺、会管
期刊
针对东莞市医疗废物产生量急剧上增,给医疗废物收运、处置工作带来了巨大挑战的情况,为了确保医疗废物的安全化、无害化处理处置,以东莞市为例,分析当前医疗废物的收运模式及管理现状,针对其不足提出工作建议,力求为东莞市医疗废物管理工作提供新思路。
期刊
氧化反应是一类重要的化学反应。多金属氧酸盐(Polyoxometalates,POMs)是同时具有氧化还原性和酸性的催化剂,在化工生产中有着广泛的应用和研究,简单改变POMs的组成可以调控其酸性及氧化还原性。乙醇产能急剧增加,解决剩余乙醇问题是研究重点。汽油和柴油燃烧是硫污染的主要来源,降低燃油中硫含量可以缓解环境污染问题。因此设计合成具有一定强氧化还原性的POMs,以活化分子氧,实现氧化乙醇到乙
学位
全球范围内日趋严重的能源危机和环境污染,对人类的健康生存提出了严峻的挑战。光催化技术被认为是“当今世界最理想的环境净化技术”,由于其操作简单、能耗低、无二次污染等优点,在能源和环境领域有着重要的应用前景。TiO2是最早被发现和利用的光催化剂之一,因其化学性质稳定、价廉易得、环境友好而广受关注,但其带隙较宽,仅在紫外光区有吸收,同时存在光生载流子易复合等问题,这些极大地限制了TiO2在光催化领域的应
学位
智能传感材料是一类能够感知外界刺激(光、热、电、压力等)并输出可感知或可处理信号的材料。由于光学变化可以被肉眼或仪器快速识别,因此通过改变颜色或发光作出反应的传感材料成为了研究热点。在众多的候选材料中,光致变色无机-有机配位聚合物因其辐照前后的颜色变化以及在诸多领域的潜在应用备受关注。本论文以合成电子转移型紫精基光致变色无机-有机配位聚合物为主要研究目标,并对其变色性能及用途进行研究。通过以下两个
学位
现场工程师专项培养计划是新时期职业教育完善产教融合办学体制、创新校企合作办学机制,推进“三教”改革的全新载体和有力抓手,核心目标是政府统筹推动职业院校精准对接企业需求,校企协同促进人才培养要素更新、路径优化和质量提升,优化职业教育类型定位。应从工作场域视角理解现场工程师的内涵标准和培养定位,整体把握组织机制、培养协议、培养方案、评价系统、教学团队和培训体系等六个关键要素,构建供需匹配、学岗对接、体
期刊
随着经济社会的高速发展,水资源短缺、环境污染、能源匮乏等成为当今世界各国共同面临的难题。利用丰富的太阳能从海水、污水中蒸馏分离获得纯净水,是一种绿色、可持续的解决方案。近年来出现的界面太阳能蒸发技术,通过高效的光热转换材料将吸收的太阳能局限在蒸发层表面,大幅度提高了光热转换效率,被认为是未来解决水资源危机的一种潜在策略。杂多蓝(Heteropoly blue,HPB)是杂多酸及其盐的还原产物,其组
学位