銦基硫化物納米材料的制備與光電性質(zhì)研究
發(fā)布時間：2021-07-04 10:25
納米半導(dǎo)體材料由于其獨特的光學(xué)、電學(xué)以及催化特性成為近年來的研究熱點,已經(jīng)激起了研究者對于其在光電學(xué)、光伏產(chǎn)業(yè)以及太陽能電池設(shè)備方面的極大興趣。納米半導(dǎo)體材料中,銦基硫化物納米材料由于其在光催化以及太陽能光伏方面有著優(yōu)異的表現(xiàn)而成為近年來的明星材料。最近,研究者們報道了一系列關(guān)于銦基硫化物納米材料的工作,例如銦基硫化物納米材料的新的制備方法、應(yīng)用前景、摻雜以及不同濃度配比對于體材料的影響等等。本文我們著眼于二元和三元的銦基硫化物納米材料,系統(tǒng)研究了銦基硫化物納米材料的制備方法、摻雜、調(diào)節(jié)體材料的元素摩爾比以及反應(yīng)溫度對于樣品的光電學(xué)性質(zhì)的影響。本文主要分為三個部分。首先,我們使用水熱法成功制備出了In2S3二維超薄納米片和Cu摻雜In2S3納米晶體,我們通過調(diào)節(jié)離子摻雜的量進行銅離子的摻雜研究,制備了具有不同Cu/In摩爾比的摻雜材料,通過對樣品吸收特性曲線的研究,我們成功發(fā)現(xiàn)了隨著摻雜量的不斷增大,樣品的吸收峰在逐漸發(fā)生紅移,XRD結(jié)果表明隨著摻雜水平的增大,樣品不斷發(fā)生著由二元的In2...
【文章來源】：武漢大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：54 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２．１不同Ｃｕ／Ｉｎ摩爾比的ＴＥＭ圖像：（ａ）純Ｉｎ２Ｓ３；?（ｂ）和（ｃ）分別為《（Ｃｕ）／？（Ｉｎ）＝０．１０和??？（Ｃｕ）／？（Ｉｎ）＝０．６０?的?Ｃｕ?摻雜?Ｉｎ２Ｓ３?納米片??圖２．１給出了不同Ｃｕ／Ｉｎ摩爾比的納米片的ＴＥＭ圖像，２．１（ａ）展示了沒有Ｃｕ??摻雜的純的ＩｍＳ３納米片，由圖像可知，樣品是二維的，有花狀的形貌，納米片??由于非常薄而會起褶皺
Ｅｕ３＋和Ｃｅ３＋的離子半徑值均大于Ｉｎ３＋［９７，Ｍ。然而，在我們的工作之中，兩個散??射峰的移動方向與之前報道恰恰相反。據(jù)報道，Ｃｕ２＋離子摻雜片ＩｍＳ３納米晶體??會導(dǎo)致樣品發(fā)生從Ｉｎ２Ｓ３相到＆！１｜１８２相的轉(zhuǎn)變［９９］。正如圖２．２所示，Ｃｕ／Ｉｎ摩爾??比接近１．００的樣品的ＸＲＤ圖譜與四方晶向的ＣｕＩｎＳ２?（ＪＣＰＤＳ?Ｎｏ．２７－０５１９）??ＸＲＤ圖譜相吻合，這可以證明樣品確實發(fā)生了相位轉(zhuǎn)變。ＸＲＤ結(jié)果表明，銅??離子成功的摻雜并均勻分布在了?Ｉｎ２Ｓ３納米片主結(jié)構(gòu)中，這是因為隨著Ｃｕ／Ｉｎ摩??爾比的不斷增高，銅離子不斷占據(jù)銦的空位從而使樣品發(fā)生從二元的Ｉｎ２Ｓ３逐漸??向三元的ＣｕＩｎＳ２轉(zhuǎn)變［＿。??２０??
圖２．４摻雜納米片（Ｃｕ／Ｉｎ＝０．１０）的電流密度隨時間變化的特性曲線??本實驗中，我們用三電極系統(tǒng)用來研究銅摻雜的二維超薄納米片的光電響??應(yīng)。圖２．４展示的是１．２?Ｖ的偏壓下測得Ｃｕ／Ｉｎ的摩爾比為０．１０的摻雜樣品的電??流密度－時間（ＪＶ）曲線。其中，陽極上光激發(fā)產(chǎn)生的空穴被ＮａＯＨ電解液消耗??后，電子就可以通過外電路從陽極遷移到Ｐｔ電極。光束發(fā)射的時間間隔為３０?ｓ，??光電流測試結(jié)果表明銅摻雜的超薄納米片具有良好的光電流響應(yīng)。從圖２．４也??可看出銅摻雜的樣品可以很容易地從完成從開到關(guān)的狀態(tài)切換，這表明樣品有??著成為良好的光敏開關(guān)的潛質(zhì)。??２．５本章小結(jié)??綜上所述，我們用水熱法成功制備了?Ｉｎ２Ｓ３以及不同Ｃｕ／Ｉｎ摩爾比的銅摻雜??ＩｍＳ３二維超薄納米片，樣品穩(wěn)定性極好，可以在室溫下保存數(shù)月。樣品的ＸＲＤ??圖譜表明樣品會隨Ｃｕ／Ｉｎ摩爾比的不斷增大逐漸完成從二元的爐Ｉｎ２Ｓ３到三元的??ＣｕＩｎＳ２相的轉(zhuǎn)變。通過對ＵＶ－可見光吸收光譜的分析研宄，我們發(fā)現(xiàn)隨著銅的??摻雜水平不斷増加，吸收帶邊會發(fā)生紅移。當摻雜水平較低時，吸收峰會從??４５０?ｒａｎ逐漸紅移到５５０?ｎｍ
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Influence of Ag and Sn incorporation in In2S3 thin films[J]. 林靈燕,俞金玲,程樹英,陸培民. Chinese Physics B. 2015(07)
[2]聚偏氟乙烯/磺化聚砜共混相容性及超濾膜研究[J]. 孫漓青,錢英,劉淑秀,高以?,姚仕仲. 膜科學(xué)與技術(shù). 2001(02)
[3]PP/POE共混合金的研究[J]. 馮予星,劉力,張立群,田明,盧詠來,楊云和,趙陽. 工程塑料應(yīng)用. 1999(12)
本文編號：3264616
【文章來源】：武漢大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：54 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２．１不同Ｃｕ／Ｉｎ摩爾比的ＴＥＭ圖像：（ａ）純Ｉｎ２Ｓ３；?（ｂ）和（ｃ）分別為《（Ｃｕ）／？（Ｉｎ）＝０．１０和??？（Ｃｕ）／？（Ｉｎ）＝０．６０?的?Ｃｕ?摻雜?Ｉｎ２Ｓ３?納米片??圖２．１給出了不同Ｃｕ／Ｉｎ摩爾比的納米片的ＴＥＭ圖像，２．１（ａ）展示了沒有Ｃｕ??摻雜的純的ＩｍＳ３納米片，由圖像可知，樣品是二維的，有花狀的形貌，納米片??由于非常薄而會起褶皺
Ｅｕ３＋和Ｃｅ３＋的離子半徑值均大于Ｉｎ３＋［９７，Ｍ。然而，在我們的工作之中，兩個散??射峰的移動方向與之前報道恰恰相反。據(jù)報道，Ｃｕ２＋離子摻雜片ＩｍＳ３納米晶體??會導(dǎo)致樣品發(fā)生從Ｉｎ２Ｓ３相到＆！１｜１８２相的轉(zhuǎn)變［９９］。正如圖２．２所示，Ｃｕ／Ｉｎ摩爾??比接近１．００的樣品的ＸＲＤ圖譜與四方晶向的ＣｕＩｎＳ２?（ＪＣＰＤＳ?Ｎｏ．２７－０５１９）??ＸＲＤ圖譜相吻合，這可以證明樣品確實發(fā)生了相位轉(zhuǎn)變。ＸＲＤ結(jié)果表明，銅??離子成功的摻雜并均勻分布在了?Ｉｎ２Ｓ３納米片主結(jié)構(gòu)中，這是因為隨著Ｃｕ／Ｉｎ摩??爾比的不斷增高，銅離子不斷占據(jù)銦的空位從而使樣品發(fā)生從二元的Ｉｎ２Ｓ３逐漸??向三元的ＣｕＩｎＳ２轉(zhuǎn)變［＿。??２０??
圖２．４摻雜納米片（Ｃｕ／Ｉｎ＝０．１０）的電流密度隨時間變化的特性曲線??本實驗中，我們用三電極系統(tǒng)用來研究銅摻雜的二維超薄納米片的光電響??應(yīng)。圖２．４展示的是１．２?Ｖ的偏壓下測得Ｃｕ／Ｉｎ的摩爾比為０．１０的摻雜樣品的電??流密度－時間（ＪＶ）曲線。其中，陽極上光激發(fā)產(chǎn)生的空穴被ＮａＯＨ電解液消耗??后，電子就可以通過外電路從陽極遷移到Ｐｔ電極。光束發(fā)射的時間間隔為３０?ｓ，??光電流測試結(jié)果表明銅摻雜的超薄納米片具有良好的光電流響應(yīng)。從圖２．４也??可看出銅摻雜的樣品可以很容易地從完成從開到關(guān)的狀態(tài)切換，這表明樣品有??著成為良好的光敏開關(guān)的潛質(zhì)。??２．５本章小結(jié)??綜上所述，我們用水熱法成功制備了?Ｉｎ２Ｓ３以及不同Ｃｕ／Ｉｎ摩爾比的銅摻雜??ＩｍＳ３二維超薄納米片，樣品穩(wěn)定性極好，可以在室溫下保存數(shù)月。樣品的ＸＲＤ??圖譜表明樣品會隨Ｃｕ／Ｉｎ摩爾比的不斷增大逐漸完成從二元的爐Ｉｎ２Ｓ３到三元的??ＣｕＩｎＳ２相的轉(zhuǎn)變。通過對ＵＶ－可見光吸收光譜的分析研宄，我們發(fā)現(xiàn)隨著銅的??摻雜水平不斷増加，吸收帶邊會發(fā)生紅移。當摻雜水平較低時，吸收峰會從??４５０?ｒａｎ逐漸紅移到５５０?ｎｍ
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Influence of Ag and Sn incorporation in In2S3 thin films[J]. 林靈燕,俞金玲,程樹英,陸培民. Chinese Physics B. 2015(07)
[2]聚偏氟乙烯/磺化聚砜共混相容性及超濾膜研究[J]. 孫漓青,錢英,劉淑秀,高以?,姚仕仲. 膜科學(xué)與技術(shù). 2001(02)
[3]PP/POE共混合金的研究[J]. 馮予星,劉力,張立群,田明,盧詠來,楊云和,趙陽. 工程塑料應(yīng)用. 1999(12)
本文編號：3264616
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