Si C是第三代半導(dǎo)體材料,具有高臨界擊穿電場(chǎng)、高熱導(dǎo)率、高電子飽和遷移率以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性等,在研發(fā)高溫高壓大功率等苛刻環(huán)境下服役的光電器件具有顯著優(yōu)勢(shì)。SiC低維材料具有獨(dú)特的表面效應(yīng)和尺寸效應(yīng),展現(xiàn)出了遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)材料的物性,且能夠推動(dòng)其器件的微型化和集成化,為新穎高效的新一代光電器件研發(fā)提供了契機(jī)。本論文通過(guò)電化學(xué)刻蝕SiC晶片,在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)了高定向、透明的4H-SiC納米結(jié)構(gòu)陣列制備及其結(jié)構(gòu)調(diào)控,以此為基礎(chǔ),探索了其在光電催化劑領(lǐng)域的應(yīng)用。綜合本論文工作,取得主要研究成果如下:(1)采用電化學(xué)刻蝕法,在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)了SiC納米陣列的可控制備。通過(guò)調(diào)控刻蝕時(shí)間,能夠?qū)崿F(xiàn)納米孔的直徑、壁厚和深度的有效調(diào)控。(2)探索了Si C納米陣列在光電催化領(lǐng)域的應(yīng)用。研究表明,SiC納米陣列在1 mol/L Na_2SO_4的溶液中、1 V(參比電極Ag/Ag Cl)偏壓和光照激發(fā)(模擬太陽(yáng)光和光功率100 mW cm~(-2))下,光電流密度可達(dá)1 mA cm~(-2),2000 s持續(xù)光照電流密度始終保持不變,表現(xiàn)出良好的光電催化穩(wěn)定性。(3)進(jìn)一步采用原子層沉積(ALD)技術(shù)對(duì)Si C納米陣列進(jìn)行表面修飾構(gòu)建異質(zhì)結(jié)(Si C@TiO_2)。研究表明,在1 mol/L Na_2SO_4的電解液中,SiC@TiO_2納米陣列在1 V(參比電極Ag/Ag Cl)的偏壓下電流密度為1.7 mA cm~(-2),相比SiC納米陣列電極的光電流密度提高了70%。暗態(tài)電流幾乎為零,再次光照時(shí)電極的光電流密度迅速恢復(fù)到1.7 mA cm~(-2),表明SiC@TiO_2納米陣列具有快速的響應(yīng)速度。同時(shí)相比SiC納米陣列,SiC@TiO_2異質(zhì)結(jié)納米陣列展現(xiàn)出更小的阻抗,說(shuō)明表明通過(guò)異質(zhì)結(jié)的構(gòu)筑能夠強(qiáng)化SiC光陽(yáng)極載流子的分離與輸運(yùn)。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1

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