本文關(guān)鍵詞：三種低維Ⅱ-Ⅵ簇化合物的光譜光電特性及靜壓下的特性變化研究　出處：《云南師范大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：近年來一維半導(dǎo)體納米材料在光/電、電/光轉(zhuǎn)換方面取得了突出的進(jìn)展,如在等離子激光、納米傳感器、納米光伏器件、納米成像等取得了驚人的成就。更重要的是一維納米材料在柔性光伏器件方面展示了廣闊的應(yīng)用前景,但柔性光伏器件必然伴隨著應(yīng)力、應(yīng)變,應(yīng)力應(yīng)變反過來又對(duì)材料性質(zhì)產(chǎn)生影響。因此,本文將從實(shí)驗(yàn)和理論兩個(gè)方面研究幾種II-VI簇化合物的光學(xué)性質(zhì)和光電性質(zhì),同時(shí)基于密度泛函理論第一性原理平面波贗勢(shì)方法研究纖鋅礦(B4)、閃鋅礦(B3)、巖鹽(B1)及氯化銫(B2)CdSe在不同靜壓力作用下的電子結(jié)構(gòu)、力學(xué)性質(zhì)等的變化規(guī)律。主要內(nèi)容如下:用熱蒸發(fā)法在1100oC和900 oC分別制備了ZnSe和CdSe納米帶。兩種納米帶在長度方向上均勻,表面光滑。ZnSe納米帶長度可達(dá)到幾毫米,寬度為5-10μm,納米厚度40-100 nm的范圍內(nèi)。納米帶寬厚比達(dá)到100以上。CdSe納米帶寬達(dá)10-20μm,厚約為60 nm,長度可達(dá)幾厘米。對(duì)樣品進(jìn)行光致發(fā)光光譜測(cè)試發(fā)現(xiàn)ZnSe納米帶在470 nm附近可觀察到一個(gè)強(qiáng)的發(fā)光峰對(duì)應(yīng)于ZnSe帶隙,且該發(fā)光峰峰位隨著激發(fā)光強(qiáng)度的增加而紅移,表明其具有激射效應(yīng),激射閾值為65kW/cm2。對(duì)于CdSe納米帶,在710 nm附近可觀察到一個(gè)強(qiáng)的發(fā)光峰對(duì)應(yīng)于CdSe帶隙,該發(fā)光峰強(qiáng)度隨著激發(fā)光強(qiáng)度的增加而呈超線性的增長,表明CdSe納米帶作為諧振腔而使光諧振放大,從而具有良好的激射效應(yīng),其激射閾值為43kW/cm2。通過研究探索,找到了制備鉺摻雜的CdS納米帶的最佳條件,制備了優(yōu)質(zhì)的鉺摻雜的CdS納米帶。納米帶的寬度和厚度分別在3-20mm和30-80 nm之間,大部分納米帶長度在100-200mm,少數(shù)納米帶長達(dá)到1 mm。鉺摻雜的CdS納米帶制作成單片納米器件,光導(dǎo)測(cè)試表明:鉺摻雜的CdS納米帶可同時(shí)探測(cè)457.5nm,620 nm和955 nm的光。對(duì)于波長為457.5 nm,照射光功率為30mW/cm2的藍(lán)光,其明暗電導(dǎo)比為103;對(duì)于波長為620 nm,照射光功率為27mW/cm2的紅光,其明暗電導(dǎo)比為102;而對(duì)于波長為955 nm,照射光功率為15mW/cm2的近紅外光,其明暗電導(dǎo)比為10。對(duì)應(yīng)的外量子轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到93800,16280和11930。表明鉺d{雜的CdS納米帶具有優(yōu)異的多波段光探測(cè)性能�；诿芏确汉碚摰钠矫娌ㄚI勢(shì)方法,研究了CdSe不同結(jié)構(gòu)即纖鋅礦(B4)、閃鋅礦(B3)、巖鹽(B1)及氯化銫(B2)等不同原子組態(tài)的穩(wěn)定性,通過Voigt-Reuss-Hill(VRH)方法計(jì)算了不同相的體模量B、剪切模量G、楊氏模量E和泊松比ν,基于彈性常數(shù)和平均彈性波速估算了德拜溫度。同時(shí)研究了CdSe高壓下不同原子組態(tài)的贗勢(shì)總能、結(jié)構(gòu)參數(shù)、能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度及相關(guān)的力學(xué)和光學(xué)性質(zhì)。此計(jì)算對(duì)CdSe的設(shè)計(jì)和優(yōu)化起到了一定理論指導(dǎo)作用,并且提供了在實(shí)驗(yàn)中無法獲得的一些性能參數(shù)。計(jì)算結(jié)果為:基態(tài)時(shí)CdSe各相的穩(wěn)定性順序?yàn)?B4B3B1B2,但是B3和B4相穩(wěn)定性非常相近,其中B4、B3、B1滿足機(jī)械穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)而B2相為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu),計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致;在等靜壓下B3、B4相大約在4.3 GPa時(shí)轉(zhuǎn)變到B1相,在約89 GPa時(shí)B1相轉(zhuǎn)變到B2相,而B3相與B4相的焓隨著壓強(qiáng)的增大而增大的速率一致,沒有發(fā)生相變的趨勢(shì);B3相具有較好的金屬延展性,而B4相延展性不如B3結(jié)構(gòu)優(yōu)異,表明B3結(jié)構(gòu)的CdSe更適宜用作柔性襯底太陽電池材料。各向異性參數(shù)的計(jì)算結(jié)果表明B3、B4結(jié)構(gòu)都具有各向異性,并且壓強(qiáng)對(duì)各向異性有調(diào)制作用。能帶色散ε(?)關(guān)系表明B4相和B3相屬直接帶隙半導(dǎo)體,B1相屬間接帶隙半導(dǎo)體,而B2相呈現(xiàn)出金屬性,壓強(qiáng)能調(diào)控B3、B4、B1相的能帶邊的色散關(guān)系,從而改變CdSe載流子的輸運(yùn)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)。同時(shí),壓強(qiáng)促使B3、B4相價(jià)帶頂向低能方向移動(dòng)而導(dǎo)帶底幾乎沒有變化,從而導(dǎo)致帶隙增大,而B1結(jié)構(gòu)的帶隙隨著壓強(qiáng)的增大趨勢(shì)與B3、B4結(jié)構(gòu)相反。最后還研究了外壓對(duì)B3、B4結(jié)構(gòu)光學(xué)性質(zhì)的調(diào)制影響,表明介電譜特征峰和光吸收峰隨著壓強(qiáng)的增大,都向高能方向移動(dòng)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1

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