Au-TiO 2 納米粒子系統(tǒng)中電子激發(fā)及轉(zhuǎn)移機(jī)制的研究
發(fā)布時(shí)間：2021-09-25 04:40
Au-TiO2納米粒子系統(tǒng)對(duì)于高效太陽能電池以及光催化劑等領(lǐng)域具有重要的意義。在這些應(yīng)用中,人們關(guān)注的核心物理問題是Au納米粒子向TiO2納米粒子的高效電子轉(zhuǎn)移過程及其機(jī)制。以往的實(shí)驗(yàn)表明附著在半導(dǎo)體表面的貴金屬納米粒子與半導(dǎo)體間存在電子轉(zhuǎn)移過程。但是,貴金屬納米粒子及半導(dǎo)體納米粒子間的電子轉(zhuǎn)移過程極其復(fù)雜,涉及到金屬及納米物理、半導(dǎo)體物理、界面物理、光激發(fā)過程以及電子輸運(yùn)等多學(xué)科,闡明該電子轉(zhuǎn)移過程及機(jī)制,進(jìn)而提高其轉(zhuǎn)移效率是非常具有挑戰(zhàn)性的。為此,人們也開展了大量的研究工作,主要是采用飛秒光泵浦-探測(cè)技術(shù)來研究Au-TiO2間的電子轉(zhuǎn)移過程。雖然該技術(shù)可以給出一些關(guān)于電子激發(fā)和熱電子動(dòng)力學(xué)等方面的有用信息,但是,由于所采用的方法缺乏空間分辨能力,僅能給出Au-TiO2納米粒子體系在時(shí)域的一些總體電子轉(zhuǎn)移結(jié)果,無法獲得單個(gè)金屬和半導(dǎo)體納米粒子對(duì)或包含幾個(gè)金屬及半導(dǎo)體納米粒子構(gòu)成的系統(tǒng)對(duì)整體復(fù)合粒子系統(tǒng)的電子轉(zhuǎn)移的貢獻(xiàn),更不能給出不同粒子對(duì)間電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制的差別。因而,僅使用超快光泵浦-探測(cè)技術(shù)的研究...
【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省
【文章頁數(shù)】：116 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
等離激元相關(guān)文章數(shù)目統(tǒng)計(jì)圖
圖 1.2 納米球面產(chǎn)生局域表面等離激元原理圖[5,7,8]粒子的等離激元太陽能電池研究概況ing Zhao 和 Hiromitsu Kozuka 用可見光照射覆有鈦涂層的二氧化鈦電極，并首次在實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到粒子與 TiO2相結(jié)合，通過激發(fā)表面等離激元，在分離，進(jìn)而形成光電流的物理機(jī)制[13]。這是一個(gè)帶寬度非常寬（～3.0eV），雖然它是非常好的光能在極紫外光的輻照條件下形成光電流。貴金屬摻雜法和光敏有機(jī)染料沉積法以外的全新研究思未完全理解光電流產(chǎn)生的原因，他們認(rèn)為貴金屬是光電流產(chǎn)生的物理機(jī)制。之后，該研究領(lǐng)域停a 和 Kamat 在分布有 Ag 納米粒子的 TiO2中觀察到條件下發(fā)生的可逆的顏色變化現(xiàn)象），Hirakawa 離激元誘導(dǎo)產(chǎn)生電荷分離和 Ag 納米粒子的氧化所
長春理工大學(xué)博士學(xué)位（畢業(yè)）論文常近的偶極子能夠?qū)⑷肷涔獾?96%散射耦合到基底材料中。圖 1.3（b）所示為由 1.3（a）推導(dǎo)出的太陽能電池光程增強(qiáng)作用。對(duì)于一個(gè)置于 Si 表面的直徑為 100nm 的 Ag半球面，它的光程增強(qiáng)可達(dá) 30 倍，而且這種陷光作用在等離激元共振譜的峰值處最為顯著。F.J.Beck 和 A.Polman 通過改變 Ag 納米粒子陣列的局部介電環(huán)境，對(duì)所形成的局域表面等離激元進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得 Si 基底在 1100nm 處的光吸收增加了 4 倍，太陽能電池的量子效率提高了 2.3 倍，并通過電池正面和背面的納米粒子有效拓寬了電池的光譜吸收范圍[22]。2010 年，M.Changjun 和 J.Jennifer 使用周期性的金屬光柵實(shí)現(xiàn)了有機(jī)薄膜太陽能電池光吸收能力的提升，總的光吸收增強(qiáng)幅度高達(dá) 50%[23]。繼此之后，越來越多的研究者致力于等離激元產(chǎn)生熱電子在光生伏特和光催化領(lǐng)域的應(yīng)用。近年來，研究者們提出了材料和結(jié)構(gòu)多種組合的研究方向。比如，Au 納米粒子和 TiO2納米薄片多層結(jié)構(gòu)[24]，Pt 分散在 TiO2薄膜上的結(jié)構(gòu)[25]，Ag 裝飾的 TiO2納米棒陣列結(jié)構(gòu)[26,27]，ZnO 裝飾的 Au 納米粒子[28,29]等。但是，主流的研究還是以 TiO2相接觸的 Au 納米粒子或 Ag 納米粒子為研究對(duì)象[19,20,30-40]。
本文編號(hào)：3409107
【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省
【文章頁數(shù)】：116 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
等離激元相關(guān)文章數(shù)目統(tǒng)計(jì)圖
圖 1.2 納米球面產(chǎn)生局域表面等離激元原理圖[5,7,8]粒子的等離激元太陽能電池研究概況ing Zhao 和 Hiromitsu Kozuka 用可見光照射覆有鈦涂層的二氧化鈦電極，并首次在實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到粒子與 TiO2相結(jié)合，通過激發(fā)表面等離激元，在分離，進(jìn)而形成光電流的物理機(jī)制[13]。這是一個(gè)帶寬度非常寬（～3.0eV），雖然它是非常好的光能在極紫外光的輻照條件下形成光電流。貴金屬摻雜法和光敏有機(jī)染料沉積法以外的全新研究思未完全理解光電流產(chǎn)生的原因，他們認(rèn)為貴金屬是光電流產(chǎn)生的物理機(jī)制。之后，該研究領(lǐng)域停a 和 Kamat 在分布有 Ag 納米粒子的 TiO2中觀察到條件下發(fā)生的可逆的顏色變化現(xiàn)象），Hirakawa 離激元誘導(dǎo)產(chǎn)生電荷分離和 Ag 納米粒子的氧化所
長春理工大學(xué)博士學(xué)位（畢業(yè)）論文常近的偶極子能夠?qū)⑷肷涔獾?96%散射耦合到基底材料中。圖 1.3（b）所示為由 1.3（a）推導(dǎo)出的太陽能電池光程增強(qiáng)作用。對(duì)于一個(gè)置于 Si 表面的直徑為 100nm 的 Ag半球面，它的光程增強(qiáng)可達(dá) 30 倍，而且這種陷光作用在等離激元共振譜的峰值處最為顯著。F.J.Beck 和 A.Polman 通過改變 Ag 納米粒子陣列的局部介電環(huán)境，對(duì)所形成的局域表面等離激元進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得 Si 基底在 1100nm 處的光吸收增加了 4 倍，太陽能電池的量子效率提高了 2.3 倍，并通過電池正面和背面的納米粒子有效拓寬了電池的光譜吸收范圍[22]。2010 年，M.Changjun 和 J.Jennifer 使用周期性的金屬光柵實(shí)現(xiàn)了有機(jī)薄膜太陽能電池光吸收能力的提升，總的光吸收增強(qiáng)幅度高達(dá) 50%[23]。繼此之后，越來越多的研究者致力于等離激元產(chǎn)生熱電子在光生伏特和光催化領(lǐng)域的應(yīng)用。近年來，研究者們提出了材料和結(jié)構(gòu)多種組合的研究方向。比如，Au 納米粒子和 TiO2納米薄片多層結(jié)構(gòu)[24]，Pt 分散在 TiO2薄膜上的結(jié)構(gòu)[25]，Ag 裝飾的 TiO2納米棒陣列結(jié)構(gòu)[26,27]，ZnO 裝飾的 Au 納米粒子[28,29]等。但是，主流的研究還是以 TiO2相接觸的 Au 納米粒子或 Ag 納米粒子為研究對(duì)象[19,20,30-40]。
本文編號(hào)：3409107
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