Ⅵ族以及Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶的可控合成以及其在场效应晶体管和聚合物太阳能电池中的应用

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由于一维纳米线独特的物理以及化学特性,以及潜在的在纳米电子学、电化学、生物传感器、光敏电阻以及其它电子器件的应用,人们对纳米线的可控合成越来越感兴趣。特别是第VI族元素Se,Te,作为一种重要元素半导体材料,其表现出一些特别特殊的性质,诸如相对低的熔点温度、高的光导性、以及非线性光学反应等;由于电子器件制作工艺的纳米化,这都促使II-VI族纳米元素半导体材料在微电子行业以及太阳能光电材料中发挥巨大作用。 对于纳米晶的可控合成,选择适当的表面活性剂,适当的反应条件以及溶剂的选择是三个重要的考虑因素。我们以SDBS(十二烷基苯磺酸钠)作为表面活性剂,采用一种新的简单的反应条件合成了自组装的Te纳米线,并且通过使用短Te纳米棒作为晶种引入SDBS(十二烷基苯磺酸钠)作为表面活性剂首次合成了V-Se/Te纳米线以及异质结型Se/Te纳米线,并且对其生长机理进行了探讨和研究;另外,通过液相化学反应成功制备了高质量Se纳米线,同时以Se纳米线为模板,合成了Cu2Se纳米线。利用透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)以及X射线衍射仪(XRD)研究了纳米线的形貌结构特征。结果显示,Se纳米线为单晶结构,生长方向沿其[001]面。结合先进的光刻技术及磁控溅射,成功制备了Te,Se和Cu2Se纳米电子学器件。初步测试表明,这种Te,Se纳米线为p型半导体,而Cu2Se纳米线则表现出明显的相变行为。这些发现有利于其开发纳米线场效应晶体管以及在相变存储器件方面的应用。 我们以十四酸镉作为镉前驱体,在环境友好的溶剂ODE中,以油酸为表面活性剂,采用微乳液法成功制备了高质量的闪锌矿CdSe纳米晶;并且通过旋涂法制备了基于CdSe纳米量子点和聚苯乙烯撑(MEH-PPV)或者聚(3-己烷基噻吩)(P3HT)复合的固体薄膜,初步研究了以CdSe纳米晶作为电子受体,MEH-PPV或P3HT作为电子给体的异质结太阳光电池的基本特性。
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