由于傳統(tǒng)化石燃料的過度使用,在全世界范圍內(nèi)已經(jīng)導(dǎo)致了很嚴(yán)重的大氣污染問題,影響著數(shù)以億計的人民。所有的有害空氣污染物中,直徑小于等于2.5微米的細(xì)小顆粒(PM_(2.5))對人類健康最具危害,因為他們可以侵入最小的氣管而進入肺部。由于整個世界都正在遭受很嚴(yán)重的空氣污染問題,因此尋找可再生的新能源材料和其他器件是一項很緊急的任務(wù)。在本論文中,我將介紹我們最近在研發(fā)新一代太陽能電池和存儲器件上所作出的努力,即光解水太陽能電池和阻變式存儲器(RRAM)的器件中,我們采用了超薄薄膜材料包覆的高效樣品。在我們的工作中:1)我們先研究了從大氣污染中收集的PM_(2.5)顆粒的形貌、納米力學(xué)性質(zhì)和化學(xué)成分。我們首次將PM_(2.5)顆粒在納米尺寸上的力學(xué)和化學(xué)性質(zhì)結(jié)合起來研究。通過對超過500個PM_(2.5)顆粒的表征,我們的研究顯示蓬松的煤煙聚集物富含碳元素,比較粗糙和不穩(wěn)定,它們會變形,并且比較黏。而且,這些煤煙聚集物可以聚集所有其他的顆粒,使它們收集了所有可能的化學(xué)成分,和增加了它們的尺寸,導(dǎo)致了更高的毒性和對肺部的威脅。2)在通過對PM_(2.5)納米顆粒的研究以后,我們認(rèn)為通過光解水太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為可存儲和可運輸?shù)臍淠軐τ谡麄�社會而言,是非常緊急的。在我們的工作中,我們主要集中于光解水器件中析氧反應(yīng)發(fā)生的光電陽極材料的研究。超薄(≤15 nm)銅通過磁控濺射被沉積在n型硅上,生成了Cu/Si O_2/n Si光電陽極。然后,這種光電陽極被放在堿性條件下被進行了光電化學(xué)處理,生成了Cu O/Cu/Si O_2/n Si光電陽極。所生成的Cu O/Cu薄層在這里起到三個作用:i)防止n型硅被腐蝕的保護層;ii)為高效載流子分離和遷移做準(zhǔn)備的p型空穴的傳導(dǎo)層;iii)減小水析氧反應(yīng)的起始電壓中超電勢的催化劑。這種Cu O/Cu薄膜材料價格低,毒性小,并且性能好,能夠為修飾太陽能電池中不穩(wěn)定的材料提供一種很具吸引力的方法。3)阻變開關(guān)(RS)是發(fā)生于RRAM的薄絕緣層中的一種局部現(xiàn)象,它發(fā)生于大約100 nm2的局部面積中,因此使用高分辨率的表征工具來觀察這種現(xiàn)象是很有必要的。在我們的工作中,我們將常規(guī)的導(dǎo)電原子力顯微鏡(CAFM)和半導(dǎo)體參數(shù)分析儀(SPA)連接在一起,在可以調(diào)控的環(huán)境下使用。通過這種升級版的CAFM,我們探索了導(dǎo)致RS的根本原因。高分辨表征的實驗結(jié)果顯示,RRAM中RS現(xiàn)象是由一種導(dǎo)電細(xì)絲(CF)引起的,這種導(dǎo)電細(xì)絲通常在多晶樣品表面的晶界(GB)處形成。在這項工作中,我們首次將薄絕緣層的力學(xué)和電學(xué)性質(zhì)結(jié)合在一起研究了基于CF的RS。我們的研究表明,可修復(fù)的CF通常只發(fā)生在GB處或者其周邊的位置,這些位置都是機械強度較弱的地方。
【學(xué)位單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TM914.4;TB383.2
【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 本課題的研究背景
    1.2 光解水太陽能電池
        1.2.1 光解水太陽能電池的原理
    1.3 阻變式存取存儲器
        1.3.1 阻變式存儲器的原理及超薄電解質(zhì)材料的作用
    1.4 本課題的研究意義和內(nèi)容
    參考文獻
2.5顆粒的納米表征'>第二章 針對大氣污染物PM_2.5顆粒的納米表征
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗儀器及材料試劑
2.5 顆粒的采集'>        2.2.2 PM_2.5 顆粒的采集
2.5 顆粒的轉(zhuǎn)移'>        2.2.3 PM_2.5 顆粒的轉(zhuǎn)移
2.5顆粒進行納米表征的工具'>        2.2.4 對PM_2.5顆粒進行納米表征的工具
    2.3 實驗結(jié)果與討論
2.5 顆粒的原位表征'>        2.3.1 PM_2.5 顆粒的原位表征
2.5顆粒'>        2.3.2 最具代表性的三類PM_2.5顆粒
2.5 顆粒的篩選'>        2.3.3 PM_2.5 顆粒的篩選
2.5 顆粒的形貌和納米力學(xué)表征'>        2.3.4 對PM_2.5 顆粒的形貌和納米力學(xué)表征
2.5 顆粒的納米力學(xué)性質(zhì)與化學(xué)成分之間的聯(lián)系'>        2.3.5 PM_2.5 顆粒的納米力學(xué)性質(zhì)與化學(xué)成分之間的聯(lián)系
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第三章 光解水太陽能電池中薄膜材料包覆的光電陽極
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗儀器及材料試劑
        3.2.2 樣品制備
        3.2.3 樣品表征
    3.3 實驗結(jié)果與討論
        3.3.1 銅膜包覆的FTO電極：電催化的析氧反應(yīng)
        3.3.2 銅膜包覆的n型硅片：光電催化的析氧反應(yīng)
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻
2薄膜中阻變開關(guān)（RS）現(xiàn)象的研究'>第四章 超薄HfO₂薄膜中阻變開關(guān)（RS）現(xiàn)象的研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗儀器及材料試劑
        4.2.2 樣品的制備
        4.2.3 樣品的表征
    4.3 實驗結(jié)果與討論
2薄膜中阻變現(xiàn)象（RS）的起因'>        4.3.1 HfO₂薄膜中阻變現(xiàn)象（RS）的起因
2薄膜中的力學(xué)性質(zhì)研究'>        4.3.2 HfO₂薄膜中的力學(xué)性質(zhì)研究
2薄膜中力學(xué)性質(zhì)與RS現(xiàn)象的聯(lián)系'>        4.3.3 HfO₂薄膜中力學(xué)性質(zhì)與RS現(xiàn)象的聯(lián)系
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第五章 總結(jié)與展望
攻讀學(xué)位期間本人出版或公開發(fā)表的論著、論文
致謝

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫朝霞;;全國光學(xué)功能薄膜材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會2012年度標(biāo)準(zhǔn)化工作會議暨行標(biāo)審查會在濟南圓滿舉行[J];信息記錄材料;2013年01期

2 ;美國成功發(fā)明出可變色薄膜材料[J];河南化工;2013年07期

3 劉江龍,鄒至榮;激光化學(xué)氣相沉積薄膜材料技術(shù)的研究進展[J];材料導(dǎo)報;1991年10期

4 ;薄膜材料科學(xué)與技術(shù)──青年科學(xué)家論壇第44次活動[J];學(xué)會;2001年04期

5 王懷文,亢一瀾,富東慧;應(yīng)用數(shù)字散斑相關(guān)技術(shù)進行薄膜材料斷裂問題研究[J];煙臺大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)與工程版);2001年02期

6 夏德宏,吳永紅,李樹柯;薄膜材料的熱輻射穿透深度研究[J];熱科學(xué)與技術(shù);2003年03期

7 胡江川,王萬錄,馬平,陳松林;幾種紫外薄膜材料的閾值場強分析[J];重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年08期

8 史芳;賴欣;崔春華;何見超;畢劍;高道江;;功能薄膜材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性制備技術(shù)研究進展[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2006年09期

9 龍斌;;韓國開發(fā)出使薄膜材料領(lǐng)域研究成果最大化的高速研究技法[J];功能材料信息;2007年01期

10 葉志鎮(zhèn);張銀珠;黃靖云;汪雷;;以科研促進《薄膜材料技術(shù)與物理》專業(yè)課程的教學(xué)改革[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報;2010年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張一川;基于高密度等離子體的束流研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

2 蘇峻峰;環(huán)境友好大豆分離蛋白共混薄膜材料研究[D];天津大學(xué);2010年

3 王子菡;薄膜材料鼓包裝置的研制及力學(xué)性能表征[D];湘潭大學(xué);2012年

4 曾冬銘;氧化物發(fā)光薄膜材料的制備及表征[D];中南大學(xué);2006年

5 范志新;電子薄膜材料最佳摻雜含量的理論研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2002年

6 韓景賓;層狀結(jié)構(gòu)無機—有機復(fù)合薄膜材料的組裝及性能研究[D];北京化工大學(xué);2011年

7 夏奕東;微波介電薄膜材料鈦酸鍶鋇和鈦酸釹鋇的制備及電學(xué)性質(zhì)研究[D];南京大學(xué);2005年

8 韓美杰;銅鐵礦薄膜材料的制備和性能研究[D];華東師范大學(xué);2013年

9 高莉?qū)?多環(huán)芳烴的固液界面單層組裝、光物理行為及其傳感特性[D];陜西師范大學(xué);2006年

10 蔡岸;薄膜材料熱物性及其測試新裝置的研究[D];上海交通大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王天雷;層層自組裝技術(shù)構(gòu)筑新型礦物基光功能型薄膜材料[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

2 張林峰;Ni-N薄膜材料的制備與性能表征[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

3 苗一鳴;硫化鋅薄膜材料的制備及物性研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

4 張輝;復(fù)合聚合物基介電薄膜制備及特性研究[D];電子科技大學(xué);2014年

5 鄧玉杰;基于3ω法體塊和薄膜材料熱物性的研究[D];南京大學(xué);2016年

6 何一松;多頻濺射沉積C和Si_(1-x)C_x薄膜材料的研究[D];蘇州大學(xué);2016年

7 石媛媛;關(guān)于薄膜材料在光解水太陽能電池和新型存儲器上的應(yīng)用[D];蘇州大學(xué);2016年

8 陳新;大面積薄膜材料等離子體處理關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];蘇州大學(xué);2012年

9 張佳寅;硅鍺/硅多量子阱紅外敏感薄膜材料實驗測試系統(tǒng)[D];南京理工大學(xué);2014年

10 曹春斌;橢圓偏振光譜技術(shù)及其對功能薄膜材料的性能表征[D];安徽大學(xué);2006年

本文編號：2860727