近年來,二維材料憑借其優(yōu)異的電子和光學(xué)特性被廣泛地應(yīng)用到光電器件的制備和應(yīng)用當(dāng)中,該類材料與其他材料所制備的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)也得到了具備更多的光電特性的三維材料。銅鎵氧（CuGaO₂）材料作為銅鐵礦半導(dǎo)體材料一族中的新興材料,具備禁帶寬度大、空穴導(dǎo)電為主的特性。此外,該材料與氧化鋅（ZnO）的晶格結(jié)構(gòu)很相似,可用于合成異質(zhì)結(jié)材料,這使其逐漸引起了廣泛地關(guān)注。隨著二維半導(dǎo)體CuGaO₂微納米片的成功制備,探索二維六邊形CuGaO₂微納米片的光電特性并應(yīng)用于光電器件當(dāng)中有著重要的意義。本文通過實(shí)驗(yàn)制備CuGaO₂微納米片并對其進(jìn)行表征分析,主要包括:采用水熱法生長CuGaO₂微納米片,通過調(diào)節(jié)生長條件（反應(yīng)物濃度,ph值等）調(diào)諧CuGaO₂微納米片的尺寸并對其形貌及組分進(jìn)行表征,進(jìn)而對生長條件進(jìn)行不斷的優(yōu)化;采用水熱法實(shí)現(xiàn)不同離子摻雜CuGaO₂微納米片的生長,并利用掃描電子顯微鏡（SEM）分析摻雜對CuGaO₂微納米片形... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

CuGaO2的晶格結(jié)構(gòu)圖

第1章緒論4提高了該材料在光電領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。a)b)圖1.2CuGaO2/ZnS異質(zhì)結(jié)a)CuGaO2納米片和生長5小時(shí)的CuGaO2/ZnS異質(zhì)結(jié)SEM圖b)ZnS微球直徑與生長時(shí)間的關(guān)系同年ARenaud等人[22]研究了Mg摻雜對以CuGaO2為光電陰極的p型染料敏化太陽能電池性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)隨著Mg摻雜量的增大，空穴載流子空穴濃度大大增加。且與未摻雜CuGaO2太陽能電池相比，光伏產(chǎn)率增加了73％。這說明摻雜可以提高CuGaO2材料的光電性能。使其可以更好地應(yīng)用于光電器件當(dāng)中。此外，胡志高等人[3]也模擬計(jì)算了Cr摻雜CuGaO2薄膜的能帶結(jié)構(gòu)及態(tài)密度。如圖1.3所示，可以發(fā)現(xiàn)，CuGaO2能帶結(jié)構(gòu)中的價(jià)帶最大值和導(dǎo)帶最小值主要被Cu3d和4s電子態(tài)所占據(jù)。相比之下，CuCrO2能帶結(jié)構(gòu)的價(jià)帶最大值和導(dǎo)帶最小值主要由Cr3d和4s電子態(tài)占據(jù)，此外，Cu離子的電子態(tài)密度與Cr離子相比非常低，CuCrO2能帶結(jié)構(gòu)的帶隙較窄，這是因?yàn)镃r電子態(tài)的強(qiáng)局域性使部分電子從O態(tài)轉(zhuǎn)移到Cr態(tài)，這導(dǎo)致了Cu3d電子態(tài)躍遷過程的減弱。此外，CuCrO2中的Cr3+3d電子態(tài)的多能級結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步將更多的電子轉(zhuǎn)移到摻雜能級當(dāng)中以參與吸收躍遷。因此Cr摻雜對CuGaO2材料的空穴載流子濃度有很大的提高，對材料的光電性能也有一定程度的優(yōu)化。除此之外，CuGaO2材料在其他領(lǐng)域也得到了應(yīng)用，如圖1.4所示，2012年WLekse等人[23]對CuGaO2進(jìn)行Fe摻雜獲得了新型的光催化劑，原理是通過調(diào)整帶邊緣與化學(xué)氧化還原電勢的對齊來獲得CuGaO2結(jié)構(gòu)的光催化性能，增強(qiáng)與光激發(fā)電荷載體產(chǎn)生相關(guān)的光學(xué)活性，用于將CO2還原為CO。

第1章緒論4圖1.3CuGaO2和CuGaO2能帶結(jié)構(gòu)及態(tài)密度對比圖圖1.4CuGaO2用于還原CO2此外，同族的銅鐵礦材料CuBO2也被用作紫外光催化劑，SSantra等人通過溶膠-凝膠法在不同的ph值條件下生長了不同粒徑尺寸的寬帶隙CuBO2納米晶體粉末。通過光催化裝置研究了該材料的光催化性能，研究發(fā)現(xiàn)光催化效率隨CuBO2納米晶體粉末的粒徑減小而增加，而且比Ag基的銅鐵礦材料的效率要高很多。該特性的發(fā)現(xiàn)使銅鐵礦材料在光催化降解和衛(wèi)生清潔領(lǐng)域有望實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。由于水熱法可以生長具有良好結(jié)晶度和平滑邊界的高質(zhì)量CuGaO2微納米片，且其形貌為正六邊形，CuGaO2微納米片有望被用作出色的天然回音壁模式（WGM）光學(xué)微腔。首先，光學(xué)微腔具有很多特點(diǎn)，它作為光學(xué)諧振腔且具備光波長大小的尺寸。因此空間較小，可以將光很好地限制在微腔內(nèi)部，這對微腔內(nèi)入射光與增益介質(zhì)之間的相互作用有很大的增強(qiáng)效果�；匾舯谖⑶弧⒎ú祭�-珀羅（F-P）腔、表面等離子體

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3618884