【摘要】：異質(zhì)結(jié)是由兩種不同的半導(dǎo)體材料接觸所形成的過渡區(qū)域,利用異質(zhì)結(jié)制作的光電探測器、應(yīng)變傳感器、激光器、電致發(fā)光二極管等,比用同質(zhì)結(jié)制作的同類元件的性能優(yōu)越。石墨烯是由碳原子構(gòu)成的二維單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料,因具有一些獨(dú)特的理化性質(zhì)如高的載流子遷移率、雙極化電場效應(yīng)、反常量子霍爾效應(yīng)、紫外可見區(qū)高的透射率等被廣泛應(yīng)用于場效應(yīng)晶體管、納米器件、自旋器件、超級電容器、透明導(dǎo)電電極、儲氫材料和儲能材料等諸多領(lǐng)域。一維二氧化鈦納米材料,尤其是二氧化鈦納米管是一種重要的寬禁帶半導(dǎo)體金屬氧化物,它具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性能,如高比表面積,高速的電子傳輸通道、良好的光吸收、低成本和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)等被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、太陽能電池、光電探測、氣體檢測、光催件降解污染物等領(lǐng)域。本文主要以石墨烯/硅異質(zhì)結(jié)和基于TiO_2納米管的異質(zhì)結(jié)的制備及其光電性能的研究為核心內(nèi)容。首先,將石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移到硅基底上來制作石墨烯/硅異質(zhì)結(jié),測試了石墨烯/硅異質(zhì)結(jié)的光伏性能。利用濃硝酸和濃鹽酸對石墨烯進(jìn)行處理并對處理之后的石墨烯/硅異質(zhì)結(jié)進(jìn)行光伏性能的測試。結(jié)果表明,石墨烯/硅異質(zhì)結(jié)具有明顯的光伏性能,經(jīng)過濃硝酸和濃鹽酸處理之后其光伏性能有一定的提升。其次,我們在鈦片表面通過電化學(xué)陽極氧化的方法合成了高度有序的TiO_2納米管陣列結(jié)構(gòu),接著通過簡單的電化學(xué)沉積方法成功地將NiO納米顆粒沉積到TiO_2納米管的表面上形成NiO/TiO_2納米管異質(zhì)結(jié),并研究了NiO/TiO_2納米管的紫外探測性能。結(jié)果表明NiO/TiO_2納米管在1 V偏壓下光照強(qiáng)度為0.033 mW/cm~2條件下的響應(yīng)度,EQE和光電流密度分別為0.51 A/W,169.8%和0.102 mA/cm~2。在NiO/TiO_2納米管的基礎(chǔ)上我們采用電化學(xué)還原H_2PtCl_6的方法沉積了Pt金屬顆粒,并研究了Pt/NiO/TiO_2納米管的紫外探測性能。最后,我們分別采用化學(xué)還原Ag NO_3的方法和電化學(xué)還原H_2PtCl_6的方法在TiO_2納米管中均勻沉積了Ag和Pt納米顆粒形成Ag/TiO_2納米管和Pt/TiO_2納米管異質(zhì)結(jié),并研究了它們的紫外探測性能。測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:Ag/TiO_2納米管在1 V偏壓和光照強(qiáng)度為1.04 m W/cm~2的375 nm的紫外光照射下,其光電流密度可達(dá)0.312 m A/cm~2,響應(yīng)度為0.21 A/W,外量子效率(EQE)為70.8%。此外Pt/TiO_2納米管在1 V偏壓和光照強(qiáng)度為1.37mW/cm~2的375 nm紫外光照射下,其光電流為0.212 m A/cm~2,響應(yīng)度為0.015 A/W,外量子效率(EQE)為5.11%。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O472
【圖文】：

制備方法TiO2納米管的方法有很多種，主要包括水熱合成法面對這些方法做簡單的介紹。就是首先通過化學(xué)或者物理的方法在模板上制造出貌或者尺寸，然后在通過一定的手段將原材料的前最后再運(yùn)用一定的手段將模板出去，保留所需材料Qiu[27]等人于 2006 年采用模板法制備了 TiO2納米者首先通過定向生長氧化鋅基體表面上形成氧化鋅到含有 TiO2的膠體溶劑中，這樣經(jīng)過一段時間 Ti一層緊密包裹著氧化鋅納米柱的薄膜，最后通過化蝕掉，即得到了有序的 TiO2納米陣列。雖然利用模2納米陣列結(jié)構(gòu)，但這種方法需要消耗大量的成本，，TiO2納米管的結(jié)構(gòu)在去除模板基底的過程中很容

太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文O2納米管的方法。Ranjitha[28]等于 2015 年氧化鈦納米管管徑和管長分別為 11.23 n鈦的前驅(qū)體，利用無水乙醇將 0.1 M 的乙鈦溶膠。接著向二氧化鈦溶膠中加入 10 M反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度控制在 150℃，反應(yīng)時鈦沉淀進(jìn)行過濾，并煅燒 1 h 就可以得到 500℃。

圖 1-3 陽極氧化法制備 TiO2納米管原理圖[30]Fig.1-3 Schematic diagram of anodic oxidation method[30]圖 1-3 是 Macak 等人于 2007 年采用陽極氧化法制備 TiO2納米管（a）圖是反應(yīng)裝置圖。Changsong Chen[12]等人采用陽極氧化法制備出陣列的 SEM 圖如圖 1-4 所示，從圖中我們可以看到，陽極氧化法合成陣列具有極高的有序度，十分均勻的管徑，且納米管薄膜平整度較高。

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本文編號：2796259