【摘要】：Ⅳ-Ⅵ族化合物作為層狀晶體結(jié)構(gòu)的半導體材料,因其優(yōu)異的光學、電學及熱學性質(zhì),在光伏、熱電及光催化等領(lǐng)域中展現(xiàn)出巨大的應用潛能。同時,合適的禁帶寬度具有優(yōu)異的可見光響應特性,部分材料已經(jīng)在電子器件中得到了廣泛的應用。其中,多形貌納米級半導體材料憑借尺寸效應、表面效應等對元器件性能的影響,已成為行業(yè)研究的前沿和熱點。以硫化亞鍺(GeS)及硒化亞鍺(GeSe)為代表的Ⅳ-Ⅵ族半導體化合物,由于制備復雜、合成困難,微觀結(jié)構(gòu)變化對性質(zhì)的影響仍存在異議,阻礙了其在光電等應用領(lǐng)域的發(fā)展。本文使用直流電弧等離子體放電裝置首次制備出多形貌的GeS及GeSe納米材料,研究了電流、氣氛、氣壓等實驗參數(shù)對樣品形貌的影響,給出了相應的生長機制;通過物性表征,討論了微觀形貌對性質(zhì)的影響;利用高壓原位測試技術(shù)分析了GeS及GeSe在壓力下的微觀結(jié)構(gòu)衍化,獲得了晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)隨壓力的變化關(guān)系,為其在光電領(lǐng)域的應用提供了實驗數(shù)據(jù)。1)將升華硫粉及鍺粉按化學計量比混合壓片,設(shè)置電流值為100 A,電壓值14 V,氬氣壓為40 k Pa,于石墨鍋上表層收集到多刺狀GeS樣品,在冷凝壁處收集到鏈球狀GeS樣品,并探討了這兩種特殊形貌GeS樣品的生長機制。電流值100 A,電壓16 V,氮氣壓20 k Pa,在上頂蓋內(nèi)側(cè)收集到球形GeS材料,球形GeS樣品的光致發(fā)光圖譜等測試結(jié)果表明:其禁帶寬度為3.35 e V,光吸收能力較強,熒光壽命為6.19 ns。本論文利用直流電弧法成功制備出多形貌GeS納米樣品,為GeS在光電領(lǐng)域的應用奠定了一定的實驗基礎(chǔ)。2)以高純硒粉及鍺粉為原料,利用直流電弧法,通過控制實驗變量,已獲得納米帶狀、類金針菇狀及球狀GeSe樣品的制備參數(shù)。并解釋了納米帶狀、類金針菇狀GeSe樣品的生長機理。改變工藝參量(電流、氣氛、氣壓)發(fā)現(xiàn)氮氣壓對GeSe球的粒徑影響較大。對球狀GeSe樣品進行光學性質(zhì)測試發(fā)現(xiàn):其帶隙為3.35 e V,表現(xiàn)出較強的光吸收能力,熒光壽命為6.13 ns。3)結(jié)合高壓拉曼及高壓X射線衍射對GeS及GeSe進行了高壓下的晶體結(jié)構(gòu)研究。GeS納米材料高壓拉曼測試表明,在實驗的最高壓力(14.9 GPa)范圍內(nèi),晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。GeSe的高壓原位X射線衍射結(jié)果表明:25.5 GPa壓力范圍內(nèi)晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,無結(jié)構(gòu)相變,通過B-M方程擬合得到GeSe的體彈模量B0=50.7(4)GPa。高壓拉曼測試表明GeSe在5.2 GPa左右Ag(1)振動模的紅移及鍵長鍵角的不連續(xù)性是由晶格畸變導致的。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG444;TB383.1
【圖文】：

屬于相當劇烈的自持放電。關(guān)于電弧概念的介ttani 等人[59]在 20 世紀 60 年代末所報道的內(nèi)容。這種技術(shù)與放可追溯到上個世紀，初期主要針對 C 電極在空氣中的放電現(xiàn)內(nèi)容也多與電學性質(zhì)相關(guān)。圖 2.1 所顯示的內(nèi)容是各種形式安特性曲線。伴隨著科學的進步，電弧放電技術(shù)也逐漸被優(yōu)工作完善的同時，原本復雜的電弧放電過程也逐漸被人們所即在特定實驗材料制作的陰陽兩個電極之間，人為施加電壓兩極間原本具有優(yōu)異絕緣性的實驗氣體，同時形成一個具有瞬間離子化的工作氣體會轟擊目標物質(zhì)使其在電場中被最大樣品會隨之產(chǎn)生，與此同時，可直接觀察到刺眼的光芒。一的氣體在反應過程中，會導致觀察到的實驗現(xiàn)象各不相同，光顏色等。持續(xù)放電的時候，會使區(qū)域溫度達到成千上萬攝具有明顯的變化梯度。

圖 2.2 不同實驗條件下氬弧的溫度場分布.2 實驗設(shè)備直流電弧等離子體放電系統(tǒng)，在近些年，對各類材料的制備所做出的關(guān)注[62-67]。本實驗室課題研究小組，使用早期組內(nèi)自己搭建的實驗裝置備出屬性各不相同的粉體材料，如稀土氮化物、Ⅲ Ⅴ族化合物材料、Ⅳ導體材料、超硬材料等。其中包含一維納米線、納米帶，二維納米片特殊形貌（納米球、多孔材料、立方體等）的材料。用于合成樣品材驗裝置，操作過程簡單易學、安全保障系數(shù)高、實驗進行時長適宜、對節(jié)省、目標產(chǎn)物純凈無雜質(zhì)。實驗過程中，可對電流進行調(diào)控，通

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

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本文編號：2722381