異質(zhì)結(jié)作為半導(dǎo)體功能器件的基本結(jié)構(gòu)顯得至關(guān)重要。隨著納米材料與異質(zhì)結(jié)的飛速發(fā)展,由零維（0D）材料與二維材料通過(guò)范德華力相結(jié)合而形成的混合維度范德華異質(zhì)結(jié)因同時(shí)擁有量子點(diǎn)材料優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)與2D材料獨(dú)特理化性質(zhì)而被認(rèn)為在光電、光電子領(lǐng)域具有潛在的重大應(yīng)用前景。此外,該類(lèi)異質(zhì)結(jié)具有層間耦合作用較弱、界面狀態(tài)更加自由、能帶結(jié)構(gòu)靈活可調(diào)等眾多突出優(yōu)勢(shì)。然而,這種新穎的混合維度范德華異質(zhì)結(jié)及其光電子器件中仍然存在著一些問(wèn)題。首先,伴隨著其界面由傳統(tǒng)的面-面接觸向點(diǎn)-面接觸的轉(zhuǎn)變,其界面效應(yīng)和載流子傳輸機(jī)制更加復(fù)雜,傳統(tǒng)的界面概念需要被重新考慮,適用于新型界面的調(diào)控手段亟待發(fā)展。其次,基于此結(jié)構(gòu)的光電子功能器件構(gòu)筑工藝有待優(yōu)化,其工作機(jī)制亦有待進(jìn)一步闡明。在此基礎(chǔ)上,量子點(diǎn)表面配體的鈍化作用與界面載流子傳輸效率間存在重要矛盾。本文圍繞0D-2D混合維度范德華異質(zhì)結(jié),開(kāi)展了從材料設(shè)計(jì)與異質(zhì)結(jié)構(gòu)筑,到器件功能化與應(yīng)用的全鏈條系統(tǒng)研究。設(shè)計(jì)構(gòu)筑了不同能帶匹配的0D-2D混合維度范德華異質(zhì)結(jié),證實(shí)了傳統(tǒng)能帶工程對(duì)混合維度異質(zhì)結(jié)界面載流子行為的高效調(diào)控能力;獲得了具有超高性能的光電功能器件并揭示了其高效工... 

【文章來(lái)源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：150 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１典型耗欽礦類(lèi)化合物結(jié)構(gòu)示意圖??

根據(jù)Ｓｈｏｃｋｌｅｙ－Ｑｕｅｉｓｓｅｒ理論［１５］，對(duì)于單結(jié)太陽(yáng)能電池，基于特定禁帶寬??度的半導(dǎo)體材料的單結(jié)太陽(yáng)能電池存在理論極限效率。當(dāng)半導(dǎo)體禁帶寬度在??１．４?ｅＶ時(shí)，可獲得最大效率為３３．７％，如圖２－２所示。目前最常用的鈣鈦礦??材料ＭＡＰｂＩ３和ＦＡＰｂｈ為直接帯隙半導(dǎo)體，禁帶寬度分別為１．５５?ｅＶ和丨．５０??ｅＶ，處在最佳的禁帶寬度范圍，在電子躍遷過(guò)程中，不會(huì)散射聲子造成能量??損失，是良好的光電材料。??色３０?：?廣、＼??Ｉ?Ａ＼??ｃｕ?＾??＾?０?１?２?３??Ｂａｎｄｇａｐ?（ｅＶ）??圖２－２半導(dǎo)體材料禁帶寬度和極限光電轉(zhuǎn)換效率關(guān)系圖??在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)（ＡＢＸ３）中，通過(guò)改變Ａ位，Ｂ位，Ｘ位的原子或基團(tuán)種??類(lèi)可以實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦材料能帶結(jié)構(gòu)的調(diào)控，圖２－３為部分鈣鈦礦材料及其鈣鈦??礦太陽(yáng)能電池的電子傳輸層和空穴傳輸層相對(duì)能帶位置。通常Ａ位替換對(duì)材??料能帶結(jié)構(gòu)影響較小，但小部分Ａ位替換可以調(diào)整鈣鈦礦材料的能級(jí)達(dá)到最??佳值。例如，為降低ＭＡＰｂｈ鈣鈦礦的帶隙（１．５?ｅＶ），用甲脒基團(tuán)替代甲胺??基團(tuán)（ＣＨ３ＮＨ３＋

根據(jù)Ｓｈｏｃｋｌｅｙ－Ｑｕｅｉｓｓｅｒ理論［１５］，對(duì)于單結(jié)太陽(yáng)能電池，基于特定禁帶寬??度的半導(dǎo)體材料的單結(jié)太陽(yáng)能電池存在理論極限效率。當(dāng)半導(dǎo)體禁帶寬度在??１．４?ｅＶ時(shí)，可獲得最大效率為３３．７％，如圖２－２所示。目前最常用的鈣鈦礦??材料ＭＡＰｂＩ３和ＦＡＰｂｈ為直接帯隙半導(dǎo)體，禁帶寬度分別為１．５５?ｅＶ和丨．５０??ｅＶ，處在最佳的禁帶寬度范圍，在電子躍遷過(guò)程中，不會(huì)散射聲子造成能量??損失，是良好的光電材料。??色３０?：?廣、＼??Ｉ?Ａ＼??ｃｕ?＾??＾?０?１?２?３??Ｂａｎｄｇａｐ?（ｅＶ）??圖２－２半導(dǎo)體材料禁帶寬度和極限光電轉(zhuǎn)換效率關(guān)系圖??在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)（ＡＢＸ３）中，通過(guò)改變Ａ位，Ｂ位，Ｘ位的原子或基團(tuán)種??類(lèi)可以實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦材料能帶結(jié)構(gòu)的調(diào)控，圖２－３為部分鈣鈦礦材料及其鈣鈦??礦太陽(yáng)能電池的電子傳輸層和空穴傳輸層相對(duì)能帶位置。通常Ａ位替換對(duì)材??料能帶結(jié)構(gòu)影響較小，但小部分Ａ位替換可以調(diào)整鈣鈦礦材料的能級(jí)達(dá)到最??佳值。例如，為降低ＭＡＰｂｈ鈣鈦礦的帶隙（１．５?ｅＶ），用甲脒基團(tuán)替代甲胺??基團(tuán)（ＣＨ３ＮＨ３＋


本文編號(hào)：3252293