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新型锗硅基半导体二维原子晶体合成与带隙调控

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物理化学学报 2020年第11期36卷 17-18页

作者：谢毅中国科技大学化学与材料科学学院合肥230026

新型二维半导体原子晶体兼具原子级厚度、纳米级层状结构、极高的载流子迁移率,是构建未来高性能纳米光电器件的核心材料之一~1。其中带隙是半导体电子器件和光电子光器件中最重要的基本参数之一,是影响半导体电子器件开关比和光电器件... 详细信息

新型二维半导体原子晶体兼具原子级厚度、纳米级层状结构、极高的载流子迁移率,是构建未来高性能纳米光电器件的核心材料之一~1。其中带隙是半导体电子器件和光电子光器件中最重要的基本参数之一,是影响半导体电子器件开关比和光电器件的光电流响应的关键因素之一~2。

关键词：光电器件载流子迁移率光器件原子级光电流响应开关比原子晶体核心材料

GaAs/Ga0.7Al0.3As短周期超晶格中的自电光双稳和多稳态效应

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Journal of Semiconductors 1993年第4期14卷 251-255+265-266页

作者：张耀辉江德生李锋吴荣汉周均铭梅笑冰中国科学院物理研究所分子束外延实验室中国科学院物理研究所分子束外延实验室北京 100083 北京 100080 半导体超晶格国家重点实验室中国科学院半导体研究所

我们研究了GaAs/Ga;Al;As（35A/35A）超晶格p-i-n二极管在超晶格光吸收边附近的室温光电流随电压的变化。Wannier局域化导致的-1h和-2h激子跃迁产生两个光电流负微分电阻区。在由超晶格p-i-n二极管组成的SEED器件中实现了光电流（吸收... 详细信息

我们研究了GaAs/Ga;Al;As（35A/35A）超晶格p-i-n二极管在超晶格光吸收边附近的室温光电流随电压的变化。Wannier局域化导致的-1h和-2h激子跃迁产生两个光电流负微分电阻区。在由超晶格p-i-n二极管组成的SEED器件中实现了光电流（吸收）的双稳和三稳态跳变,特别是在无外偏压下也观测到了明显的光电流双稳跳变。

关键词：超晶格二极管双稳超点阵光电流响应 As GaAs/Ga 光电流谱负微分电阻多稳态激子峰光波长激子跃迁电场强度跳变激子态 Al

电子束与电阻复合法制备Cu-Ti金属玻璃薄膜及性能测试

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2019年第12期42卷 1620-1624页

作者：胡青卓张进军合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学教务处安徽合肥230009

文章采用电子束与电阻复合热蒸发的方法,在衬底盘无冷却水条件下成功制备了Cu-Ti二元金属玻璃薄膜。通过X射线衍射仪(X-ray diffraction, XRD)、差示扫描量热仪(differential scanning calorimetry, DSC)和场发射透射电子显微镜(field e... 详细信息

文章采用电子束与电阻复合热蒸发的方法,在衬底盘无冷却水条件下成功制备了Cu-Ti二元金属玻璃薄膜。通过X射线衍射仪(X-ray diffraction, XRD)、差示扫描量热仪(differential scanning calorimetry, DSC)和场发射透射电子显微镜(field emission transmission electron microscope, FE-TEM)表征了该二元合金薄膜的非晶态结构。此外,利用升温XRD方法研究了升温速率对玻璃转变温度和晶化温度的影响作用。另外,在紫外光和可见光辐照下,偏压分别为+0.2 V和-0.2 V时均有光电流响应,结果表明,该方法制备的Cu-Ti金属玻璃薄膜在紫外光和可见光区域具有光电响应特性,且表现出典型的N型光电流特性。

关键词：电子束与电阻复合热蒸发 Cu-Ti金属玻璃薄膜玻璃转变温度光电流响应

氮掺杂二氧化钛纳米棒阵列的制备和光电转化性能表征

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中国科技论文 2013年第9期8卷 883-887页

作者：孙琼孙先淼李阳董立峰青岛科技大学材料科学与工程学院山东青岛266042

以氨水为氮源,在掺杂氟的SnO2导电玻璃(SnO2:F,FTO)基底上通过水热法生长出氮掺杂单晶金红石相TiO2纳米棒阵列。XPS检测证明,底物中只有很少量的氮元素能进入到TiO2中,并以O—Ti—N形态存在。随着氮掺杂浓度的升高,TiO2纳米棒长度增加,(... 详细信息

以氨水为氮源,在掺杂氟的SnO2导电玻璃(SnO2:F,FTO)基底上通过水热法生长出氮掺杂单晶金红石相TiO2纳米棒阵列。XPS检测证明,底物中只有很少量的氮元素能进入到TiO2中,并以O—Ti—N形态存在。随着氮掺杂浓度的升高,TiO2纳米棒长度增加,(002)晶面相对于未掺杂TiO2生长迅速。样品的吸收光谱未发生明显变化,说明半导体的禁带宽度(或能隙大小)没有受到氮掺杂的影响。在光电转化中,体系在模拟太阳光辐射下的光电流响应和外量子效率都有大幅改善,最高值分别达到0.15mA/cm2和3.1%,均为空白TiO2的3.8倍。然而,氮浓度的继续增加会导致TiO2纳米棒团聚,促使光致电荷在传输过程中发生复合现象;过量的氨水还会与底物直接发生水解反应,不利于基底上纳米棒的生长。所以,适量浓度的氮掺杂TiO2纳米棒阵列是一种具有发展前景的太阳能电池材料。

关键词：氮掺杂 TiO2纳米棒阵列形貌表征光电流响应

溶液pH值对化学浴法制备的Cd_xZn_(1-x)S薄膜光电性能的影响

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光子学报 2017年第3期46卷 42-48页

作者：姚函妤沈鸿烈焦静张三洋李金泽王威南京航空航天大学材料科学与技术学院江苏省能量转换材料与技术重点实验室南京210016

采用氯化镉、氯化锌、硫脲、柠檬酸钠和氨水的溶液体系通过化学浴沉积法合成Cd_xZn_(1-x)S薄膜,利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、能谱仪和紫外可见近红外分光光度计等表征手段研究了Cd_xZn_(1-x)S薄膜的形貌、相结构和光学性能,测... 详细信息

采用氯化镉、氯化锌、硫脲、柠檬酸钠和氨水的溶液体系通过化学浴沉积法合成Cd_xZn_(1-x)S薄膜,利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、能谱仪和紫外可见近红外分光光度计等表征手段研究了Cd_xZn_(1-x)S薄膜的形貌、相结构和光学性能,测试了薄膜的光电流响应曲线并对薄膜的光电性能进行了分析.结果表明:在pH值为10至13范围内成功制备了均匀的Cd_xZn_(1-x)S薄膜;随着pH值升高,薄膜中Zn原子比例与光学带隙减小;制备的薄膜均表现出明显的光电导现象.pH值为11和12时薄膜的表面最为平整致密,结晶性最好,光学带隙分别为2.92eV和2.72eV,光暗电导比均为1.20,光源关闭后电流下降过程最快,10s后电流分别下降了约68.55%和69.39%.

关键词：太阳能电池缓冲层 CdxZn1-xS薄膜化学浴沉积法光电流响应光电导现象光敏性

TiO_2多孔薄膜电极的制备、微结构及光电化学性能研究

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感光科学与光化学 1997年第2期15卷 161-164页

作者：王维波李学萍肖绪瑞中国科学院感光化学研究所光电化学中心

ＴｉＯ２多孔薄膜电极的制备、微结构及光电化学性能研究＊王维波李学萍肖绪瑞＊＊（中国科学院感光化学研究所光电化学中心，北京１００１０１）关键词ＴｉＯ２薄膜电极，多孔性，光电流响应近年来，半导体纳晶多孔薄膜作为一类重要的... 详细信息

ＴｉＯ２多孔薄膜电极的制备、微结构及光电化学性能研究＊王维波李学萍肖绪瑞＊＊（中国科学院感光化学研究所光电化学中心，北京１００１０１）关键词ＴｉＯ２薄膜电极，多孔性，光电流响应近年来，半导体纳晶多孔薄膜作为一类重要的纳米结构材料，其光电化学性质及功能...

关键词：多孔性光电流响应二氧化钛电极半导体薄膜

钛基催化剂的制备、表征及其光催化制氢的研究

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钛基催化剂的制备、表征及其光催化制氢的研究

作者：林华盛南昌大学

学位级别：硕士

光催化分解水将可再生的太阳能转化为化学能氢能，其意义重大。从产氢效率来看，光催化剂的作用至关重要。钛基催化剂是目前研究得最广泛的催化材料。近几年来，非金属掺杂以及催化剂特殊结构化等方面研究得比较热，本文采用焙烧自制... 详细信息

光催化分解水将可再生的太阳能转化为化学能氢能，其意义重大。从产氢效率来看，光催化剂的作用至关重要。钛基催化剂是目前研究得最广泛的催化材料。近几年来，非金属掺杂以及催化剂特殊结构化等方面研究得比较热，本文采用焙烧自制的碳化钛制备了碳掺杂二氧化钛C／TiO，并考察了焙烧温度的影响。利用XRD、UV-Vis、FT-IR／Raman、光电流响应等对掺杂样品的晶型、吸光性能、光电性能等进行了表征。UV-Vis实验表明，碳掺杂后二氧化钛的吸光性能较本征TiO得到了改善，UV-Vis吸收带边界红移了25nm。光电响应实验表明C／TiO的光生电流明显强于纯TiO。光解乙醇水溶液实验表明，碳掺杂TiO较纯TiO放氢效率有较大提高。焙烧温度对碳掺杂样品的催化活性有影响，其中C／TiO-600的催化活性最高，产氢速率达到了38.1μmol／h。在制得碳掺杂TiO的基础上采用浸渍法制备了碳镍共掺杂的ZiO，并考察了镍掺杂含量的影响。实验表明，镍离子的介入导致催化活性的下降。这可能与镍离子充当了光生载流子的复合中心有关。但当镍的质量百分含量达到5％时，其催化活性最高，这可能是表面的氧化镍微晶与TiO形成了半导体复合体系，从而在一定的程度上抑制了光生载流子的表面复合。采用水热法合成了层状化合物钛硅酸盐JDF-L1，利用XRD、UV-Vis、FT-IR进行了表征，并通过十二胺插层研究了JDF-L1层的扩展性能。XRD表征以及相关计算表明，JDF-L1的扩展性能较好，层间间隔经十二胺插层后由0.42 nm增加到了2.76 nm。光解乙醇水溶液放氢实验表明，JDF-L1具有一定的催化活性，但产氢速率比较低。

关键词：光解水 C/TiO2 光电流响应碳镍共掺杂 JDF-L1

硫杂杯[4]芳烃修饰的炔基银簇的合成及性质研究

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硫杂杯[4]芳烃修饰的炔基银簇的合成及性质研究

作者：薛春慧辽宁石油化工大学

学位级别：硕士

金属纳米簇是一种纳米级超细颗粒,其性质与宏观金属完全不同。近年来,金属纳米簇合物在合成、材料、催化、生物化学以及理论化学等领域吸引了越来越多的关注。在第11族金属(铜、银和金)中,由配体保护的银纳米簇合物由于其结构多样性和... 详细信息

金属纳米簇是一种纳米级超细颗粒,其性质与宏观金属完全不同。近年来,金属纳米簇合物在合成、材料、催化、生物化学以及理论化学等领域吸引了越来越多的关注。在第11族金属(铜、银和金)中,由配体保护的银纳米簇合物由于其结构多样性和潜在的应用价值而被重视。目前,除常见的硫醇、炔基和有机膦配体以外,杯芳烃及其衍生物也开始被广泛应用于配位化学等领域。在本论文中,主要以叔丁基乙炔银,对叔丁基硫杂杯[4]芳烃作为反应物,通过改变可溶性银盐和合成条件等,以常规合成和溶剂热的方法获得了一些新型的对叔丁基硫杂杯[4]芳烃修饰的银纳米簇合物。通过单晶X-射线衍射、PXRD、红外光谱、热重分析等手段对各化合物结构进行了表征,并对它们进行了发光、光电流响应和电化学等性质的研究。本文主要工作内容如下:1、本论文以[t BuC≡CAg]n,HTC4A作为反应物,AgSbF作为可溶性银盐,以甲醇、三氯甲烷和甲苯为溶剂,在溶剂热条件下合成了一例由一个硫杂杯[4]芳烃修饰的化合物[NaAg(TC4A)(Bu C≡C)(CHOH)(Sb F)(BH)]·6HO(1,简写为Ag)。在不改变[BuC≡CAg]n和HTC4A的情况下,将可溶性银盐AgSbF换成CFCOOAg后,又以相同的条件获得了一例由两个硫杂杯[4]芳烃修饰的化合物[Ag(TC4A)(Bu C≡C)(CFCOO)]·2HO(2,简写为Ag)。通过单晶X-射线衍射对两化合物结构进行分析,结果表明Ag的不对称结构单元与Ag9极其相似,它们都含有相同的[Ag(TC4A)(BuC≡C)4]结构单元。因此,也可以将Ag的主体骨架看作是Ag主体骨架的二聚体形式,两种化合物都具有一定的热稳定性和溶液稳定性。还对化合物1和2的发光、光电流响应和电化学性能进行了研究。2、以HTC4A、[BuC≡CAg]、KMnO和戊二酸作为反应物,通过改变反应物的摩尔比例,利用常规合成的方法获得了两例结构新颖的银纳米簇合物{[Ag(TC4A)·DMF]}(3,简写为Ag)和[AgMn2(TC4A)(C≡CBu)(C≡C)(DMF)]·HO(4,简写为Ag)。化合物3是双核簇合物,在其结构中对叔丁基硫杂杯[4]芳烃呈现出部分锥式构象,由于化合物3的晶体生长条件比较苛刻且产量极低,其表征和性质研究还需持续探索。化合物4是十核簇合物,其结构中有十个银原子,两个锰原子和两个硫杂杯[4]芳烃参与配位,该化合物被证明是一种潜在的半导体发光材料。

关键词：对叔丁基硫杂杯芳烃银簇合物晶体结构光电流响应电化学

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卤素离子调节紫精基化合物变色性能的研究

卤素离子调节紫精基化合物变色性能的研究

作者：张岩山西师范大学

学位级别：硕士

变色材料因其独特的光学性能和潜在的应用价值一直备受关注。在变色材料庞大的家族中紫精及其衍生物脱颖而出,这类材料在外界刺激下可以发生可逆的氧化还原反应,并且在发生反应过程中通常伴随着肉眼可见的颜色变化。紫精基化合物可用于... 详细信息

变色材料因其独特的光学性能和潜在的应用价值一直备受关注。在变色材料庞大的家族中紫精及其衍生物脱颖而出,这类材料在外界刺激下可以发生可逆的氧化还原反应,并且在发生反应过程中通常伴随着肉眼可见的颜色变化。紫精基化合物可用于流动电池的设计,太阳能转换,光催化制氢,防伪保护,智能窗户,信息存储和光学开关等领域。当受到外界刺激时,紫精基材料往往会引起电子从供体到受体的转移,从而形成着色态的自由基。为了实现刺激响应的高效率,电子供体的选择也尤为重要。因此,我们集中精力在探索具有单一电子供体的紫精基变色化合物上。本论文设计并合成了一系列紫精基化合物,通过改变抗衡卤素阴离子或配位卤素阴离子调控材料的微观结构和变色性能。本文对十二例化合物的合成、结构及变色性能进行了详细分析,深入探讨了其光致变色差异的机理。主要分为以下五部分:一、简要介绍了变色材料的研究背景、应用和分类,系统地介绍了紫精基变色材料的研究进展。同时,还阐述了紫精基化合物的变色机理,进一步详细地介绍了影响紫精材料变色性能的因素。二、使用o-CBbpy作为有机组分,分别以Cl和Br为抗衡阴离子,成功地获得了两例同构化合物[o-CBbpy·Cl](1)和[o-CBbpy·Br](2)。1和2中相邻的o-CBbpy基团通过π···π相互作用组装成二聚体。二聚体之间通过氢键作用形成zig链,每条链由氢键作用形成2D波状层,并进一步通过π···π堆叠作用形成3D超分子结构。将上述化合物中的有机组分使用m-CBbpy替代,得到了另外两例具有类似3D超分子结构的化合物,[m-CBbpy·Cl·HO](3)和[m-CBbpy·Br](4)。通过对化合物变色性能的测试,进一步探究了电子供体选择及供受体间距离对变色性能的影响。在紫外光的刺激下1和3表现可逆的光致变色特性,当抗衡阴离子被Br取代后,2表现出肉眼无法识别的光致变色现象,而4则具有较强的光学惰性。因此,我们推断骨架中吡啶鎓的N阳离子与电子供体(卤素,O原子等)之间的距离对光致变色行为起到非常重要的作用,这些结果将对设计合成新型光致变色材料有重要的指导意义。此外,1～4的电致变色过程并没有表现出明显的差异。三、采用溶剂热的方法合成了六例金属-紫精配合物[Zn Cl(o-CBbpy)](5),[Zn Cl(m-CBbpy)](6),[Zn Cl(p-CBbpy)](7),[Zn Br(o-CBbpy)](8),[Zn Br(m-CBbpy)](9)和[Zn Br(p-CBbpy)](10)。5～10的结构类似,都具有Zn XL(X=halide atom;L=viologen-based ligand)基本结构单元,Zn采用扭曲四面体构型,相邻寡聚体通过配体之间的π···π堆积相互作用以头到尾的方式组装,从而形成π-堆积二聚体,二聚体之间依靠π···π堆积和氢键相互作用构筑3D超分子骨架。它们具有类似的光致变色,光控发光,电致变色和光电流响应性能。不同的是,在紫外光刺激下5～7表现出更高的光敏特性和选择性响应识别软X射线,暗示了其在X射线探测领域的应用前景。此外,配合物中独特的电子转移机制也赋予了有趣的光电流响应性质。5～10的光致变色行为存在明显差异,可能是由于卤素负离子稳定自由基的能力不同与强CT(charge transfer)络合作用协同作用的结果。四、使用对称紫精bp-CBbpy·Cl和bm-CBbpy·Cl作为有机模板,诱导产生无机单核阴离子簇,合成了两例D-A型具有优异光致变色和电致变色性能的化合物[(bm-CBbpy)·(Cd Cl)](11)和化合物[(bp-CBbpy)·(Cd Br)](12)。11和12中[Cd X](X为Cl或Br)阴离子结构单元填充在配体阳离子所生成的通道中,阴阳离子组分依靠氢键和π···π堆叠弱作用共同构筑了3D超分子框架。通过微调无机组分尺寸,实现了化合物的光敏性和自由基状态的稳定性的可控调节,12表现出更高的光敏特性,此外,着色态12P在空气中更加稳定能在黑暗条件下保持60天以上,可能归因于12中较大尺寸的无机低核阴离子簇有利于自由基的稳定。五、对本文中的工作进行总结并对课题的研究前景进行了展望。

关键词：紫精光致变色高能辐射变色电致变色电子转移光电流响应