本文選題：納米晶 + 可控制備　； 參考：《中國科學院研究生院（上海技術(shù)物理研究所）》2014年博士論文

【摘要】：量子尺寸效應使半導體納米晶的禁帶寬度隨尺寸減小而增大，在光學性質(zhì)上表現(xiàn)為激子吸收波長隨尺寸可調(diào)。而納米晶自由載流子的集體振動與入射電磁波耦合會產(chǎn)生局域表面等離子體共振吸收和局域電磁場增強效應。半導體納米晶的自由載流子濃度可隨摻雜濃度改變的特性，，使得其局域表面等離子體共振可人工調(diào)控。激子吸收和局域表面等離子體共振吸收使納米晶具有優(yōu)異的光吸收特性，有利于減小光電轉(zhuǎn)換器件吸收層厚度，為縮短光生載流子傳輸距離和降低制造成本提供新途徑。 本論文以新型太陽能電池吸光材料為出發(fā)點，為實現(xiàn)對太陽光的全譜利用效率，采用化學法制備納米晶并實現(xiàn)材料尺寸和形貌可控制備，獲得激子吸收在可見光區(qū)域的CdSe量子點和近紅外區(qū)域的PbS量子點以及在近紅外波段具有局域表面等離子體共振吸收效應的CuS納米晶以及熱電Bi2Se3納米晶；通過納米結(jié)構(gòu)表面工程來調(diào)控納米晶光學性質(zhì)和材料穩(wěn)定性；研究納米晶表面調(diào)控對納米晶太陽能電池性能的影響和載流子界面?zhèn)鬏斕匦�。具體的研究內(nèi)容和獲得的結(jié)果可歸結(jié)為如下三個方面。 1、半導體納米晶的可控制備： 以十八碳烯和油胺為非極性溶劑，采用化學法在惰性氣氛中制備半導體CdSe、PbS、CuS和Bi2Se3納米晶。通過控制反應溫度、時間和前驅(qū)體濃度實現(xiàn)納米晶尺寸和形貌可控制備。所獲得的CdSe、PbS納米晶量子點激子吸收峰位于可見到近紅外范圍，其中CdSe激子吸收峰從520nm至610nm可調(diào)，PbS激子吸收峰從920nm至1055nm可調(diào)。采用超聲化學法進一步簡化在非極性溶劑中制備CuS納米晶的工藝，用介質(zhì)球散射理論和環(huán)境介電常數(shù)實驗證實所制備的CuS納米晶在近紅外波段具有明顯的局域表面等離子體共振效應。通過調(diào)節(jié)硒前驅(qū)體的反應活性，成功實現(xiàn)在非極性溶劑中制備熱電Bi2Se3納米晶。為半導體納米晶光學性質(zhì)研究和光伏應用提供了豐富的材料基礎(chǔ)。 2、納米晶表面與光學性質(zhì)調(diào)控： 采用表面配體交換技術(shù)改變CdSe、PbS納米晶量子點的表面阻抗以提高納米晶顆粒間載流子傳輸能力，發(fā)現(xiàn)表面改性和環(huán)境氣氛、PH值對納米晶化學穩(wěn)定性和光學性質(zhì)具有顯著影響，通過進一步包覆無機殼層提高納米晶化學穩(wěn)定性和光學穩(wěn)定性。通過配體表面摻雜技術(shù)改變CuS納米晶自由載流子濃度來調(diào)控其局域表面等離子體共振波長。 3、納米晶太陽能電池的制備與性能研究： 采用旋涂成膜工藝制備PbS納米晶太陽能電池吸光層，結(jié)合原子層沉積制備的TiO2透明電子傳輸層，構(gòu)筑納米晶/電子傳輸層異質(zhì)結(jié)太陽能電池。利用I-V特性測試和交流阻抗譜測試對納米晶太陽能電池的光伏性能和載流子界面?zhèn)鬏斕匦赃M行初步研究，通過等效元件擬合阻抗譜獲得納米晶太陽能電池等效電路模型。
[Abstract]:Because of quantum size effect, the band gap of semiconductor nanocrystals increases with the decrease of size, and the optical properties of semiconductor nanocrystals show that the wavelength of exciton absorption is adjustable with the size of semiconductor nanocrystals. The collective vibration of nanocrystalline free carriers and the coupling of incident electromagnetic waves will produce local surface plasmon resonance absorption and local electromagnetic field enhancement effect. The free carrier concentration of semiconductor nanocrystals varies with the doping concentration, which makes the local surface plasmon resonance (SPR) of semiconductor nanocrystals artificially adjustable. Exciton absorption and local surface plasmon resonance absorption make nanocrystals have excellent optical absorption properties, which is beneficial to reduce the thickness of the absorption layer of optoelectronic conversion devices. In order to shorten the distance of photogenerated carrier transmission and reduce the manufacturing cost, this paper takes the new solar cell absorbent material as the starting point, in order to realize the full spectrum utilization efficiency of solar light. Nanocrystals were prepared by chemical method and the size and morphology of the materials were controlled. CdSe quantum dots with exciton absorption in visible region and PBS quantum dots in near infrared region, CuS nanocrystals and thermoelectric Bi2Se3 nanocrystals with local surface plasmon resonance absorption effect in near infrared band were obtained. The optical properties and material stability of nanocrystals were regulated by surface engineering of nanocrystals, and the effects of surface regulation on the performance of nanocrystalline solar cells and the transport characteristics of carrier interface were studied. The specific research contents and the obtained results can be summed up as follows. 1. Controlled preparation of semiconductor nanocrystals: using octadecene and oleamine as non-polar solvents, the semiconductors CdSePbSnCuS and Bi2Se3 nanocrystals were prepared in inert atmosphere by chemical method. The size and morphology of nanocrystals were controlled by controlling reaction temperature, time and precursor concentration. The exciton absorption peaks of CdSe-PBS nanocrystalline quantum dots are located in the near infrared region, in which CdSe exciton absorption peaks are tunable from 520nm to 610nm. The exciton absorption peaks of CdSe nanocrystalline quantum dots are adjustable from 920nm to 1055nm. Ultrasonic chemical method was used to further simplify the preparation process of CuS nanocrystals in non-polar solvents. The dielectric sphere scattering theory and environmental dielectric constant experiments show that the prepared CuS nanocrystals have obvious local surface plasmon resonance effect in near infrared band. The thermoelectric Bi2Se3 nanocrystalline was successfully prepared in nonpolar solvent by adjusting the reaction activity of selenium precursor. For semiconductor nanocrystalline optical properties and photovoltaic applications to provide a rich material basis. 2, nanocrystalline surface and optical properties control: surface ligand exchange technology to change the surface impedance of CdSePbS nanocrystalline quantum dots to improve nanocrystals Transport capacity of carriers between micrite particles, It is found that the chemical and optical properties of nanocrystals are significantly affected by surface modification and ambient pH value, and the chemical and optical stability of nanocrystals are improved by further coating the shell free layer. The local surface plasmon resonance wavelength was controlled by changing the free carrier concentration of CuS nanocrystals by ligand surface doping technology. 3. Preparation and performance of nanocrystalline solar cells: preparation of PBS nanocrystals by spin-coating process Crystal solar cell absorbent layer, A nanocrystalline / electron transport layer heterojunction solar cell was constructed by combining the transparent electron transport layer prepared by atomic layer deposition. The photovoltaic properties and carrier interface transport characteristics of nanocrystalline solar cells were preliminarily studied by I-V and AC impedance spectroscopy. The equivalent circuit model of nanocrystalline solar cells was obtained by equivalent element fitting impedance spectroscopy.
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（上海技術(shù)物理研究所）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TB383.1;TM914.4

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 苗世頂;姚運金;于少明;;Ⅱ-Ⅴ族半導體納米晶的研究進展[J];中國科學:技術(shù)科學;2012年02期

2 王建平;王淑華;耿貴立;;InN半導體納米晶相變活化能的研究[J];山東大學學報(工學版);2008年02期

相關(guān)會議論文 前8條

1 彭卿;莊仲濱;魯曉棠;施建興;劉云新;;無機半導體納米晶的能隙調(diào)控合成與組裝[A];中國化學會第28屆學術(shù)年會第8分會場摘要集[C];2012年

2 鄒勃;王英楠;寧甲甲;戴全欽;肖寧如;肖冠軍;楊新一;;新型半導體納米晶制備,性質(zhì)及其應用[A];中國化學會第28屆學術(shù)年會第4分會場摘要集[C];2012年

3 陳代雄;張億;崔俊艷;楊英威;;柱芳烴與半導體納米晶復合材料的制備與應用[A];全國第十六屆大環(huán)化學暨第八屆超分子化學學術(shù)討論會論文摘要集[C];2012年

4 解仁國;楊文勝;;熒光半導體納米晶制備及應用研究[A];中國化學會第29屆學術(shù)年會摘要集——第33分會：納米材料合成與組裝[C];2014年

5 潘道成;聶偉;劉曉播;王強;蔣世春;安立佳;姬相玲;姜炳政;;Ⅱ-Ⅵ族半導體納米晶制備及其發(fā)光性能[A];中國化學會第二十五屆學術(shù)年會論文摘要集（上冊）[C];2006年

6 張洋;孫斌;沈群東;;基于靜電自組裝的共軛高分子/半導體納米晶雜化材料[A];中國化學會第26屆學術(shù)年會納米化學分會場論文集[C];2008年

7 張加濤;紀穆為;劉健;朱鶴孫;;陽離子交換反應在半導體納米晶的摻雜、異質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)控中的新應用[A];中國化學會第29屆學術(shù)年會摘要集——第05分會：無機化學[C];2014年

8 陳美艷;陳慶川;;離子注入制備Ge半導體納米晶及其光學性能研究[A];2008年全國荷電粒子源、粒子束學術(shù)會議暨中國電工技術(shù)學會第十二屆電子束離子束學術(shù)年會、中國電子學會焊接專業(yè)委員會第九屆全國電子束焊接學術(shù)交流會、粒子加速器學會第十一屆全國離子源學術(shù)交流會、中國機械工程學會焊接分會2008年全國高能束加工技術(shù)研討會、北京電機工程學會第十屆粒子加速器學術(shù)交流會論文集[C];2008年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 劉軼;利用綠色化學法合成具有光伏性能的半導體納米晶[D];吉林大學;2013年

2 方淳;無機半導體納米晶/共軛聚合物復合材料的制備、表征以及復合組分間的光電作用的研究[D];復旦大學;2008年

3 牛金鐘;Ⅱ-Ⅵ族半導體納米晶的合成及性質(zhì)研究[D];河南大學;2010年

4 鄒_g;硫族化合物半導體納米晶的制備及其光伏應用[D];浙江大學;2011年

5 唐愛偉;金屬硫族化合物半導體納米晶的合成及其性能的研究[D];北京交通大學;2009年

6 劉紅梅;硫族半導體納米晶的可控合成及光電性能應用[D];華南理工大學;2012年

7 王洪哲;高溫溶劑法制備半導體納米晶及其發(fā)光調(diào)制和形貌控制研究[D];吉林大學;2010年

8 呂曉丹;半導體納米晶的表面功能化及其與功能性聚合物的復合[D];東北師范大學;2012年

9 楊新一;Mn基硫族半導體納米晶的合成、性質(zhì)及在高壓下相穩(wěn)定性的研究[D];吉林大學;2013年

10 李敏杰;Ⅱ-Ⅵ族半導體納米晶的合成及其在聚合物體系中的復合[D];吉林大學;2009年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 王京紅;半導體納米晶的制備及其仿生組裝[D];同濟大學;2007年

2 張林;半導體納米晶的制備及其光學性能研究[D];武漢理工大學;2011年

3 姜灃芮;半導體納米晶的化學制備及其光學性能研究[D];武漢理工大學;2012年

4 封振宇;MInS2半導體納米晶及其復合結(jié)構(gòu)的合成與光譜性能研究[D];山東大學;2010年

5 陳健;硫族化合物半導體納米晶的合成及表征[D];南京理工大學;2007年

6 侯玉梅;高質(zhì)量半導體納米晶RNCs和MSCs的合成及性能研究[D];華東理工大學;2013年

7 任志瑞;半導體納米晶的表面修飾及光電性能研究[D];天津理工大學;2013年

8 王凱;機械合金化法制備硫族化合物半導體納米晶及其光學性能研究[D];武漢理工大學;2011年

9 唐s

本文編號：2008597