PbSe纳米枝晶结构的电沉积制备及其光电探测性能研究

摘要

有机-无机杂化器件由于集中了有机物和无机物各自的优点而具有独特的性质，使其在光电探测、太阳电池有广泛的应用。当无机材料具有高阶结构时，其将拥有高的比表面积、利于载流子传输及便于构建纳米功能网络等特点，因此将PbSe纳米枝晶材料与P3HT进行混合制备成有机-无机器件具有独特的优势;在各种制备方法中，电化学自生长技术具有低成本、高效率、适合于大面积沉积等优势。因此本文开展了采用电化学自生长法制备PbSe纳米枝晶结构的研究，并对所制得的材料进行了光电性能表征与分析，主要的研究结果如下:
　　(1)采用电化学自生长法实现了PbSe高阶纳米结构的可控制备。采用循环伏安法研究了Pb-Se电解液体系的电化学行为，结果表明硒化铅的沉积能发生在一个较宽的电势范围内，且符合诱导共沉积的特征;研究了添加剂种类及添加量、沉积电位、溶液pH值、温度及主盐离子浓度等工艺参数对电化学自生长硒化铅纳米结构形貌及成分的影响规律，形成了对其电化学自生长机理方面的大体认识。在主盐离子浓度均为5 mmol/L，添加剂为酒石酸，添加量为80 mmol/L,溶液pH值为0.8-1.0，沉积电位为-0.28 V，沉积温度为25℃，沉积时间为1800 s时，制备了具有高阶结构的PbSe纳米枝晶结构。
　　(2)对所制备的硒化铅纳米枝晶结构进行比较系统的表征，所制备的PbSe材料的形貌具有规整的高阶结构，且成分符合理想化学计量比，材料物相很纯，为立方结构的PbSe物相，在可见光及红外范围内吸收性能较好，材料的禁带宽度为0.65 eV;与P3HT制备的有机-无机器件能拓宽其在紫外-可见光短波范围内的吸收值，且能有效地促进载流子的分离，因此获得了较好的光电探测性能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 有机-无机杂化器件

1．1．1 有机-无机器件概述

1．1．2 有机-无机器件的工作原理

1．1．3 有机-无机器件光电性能的优化

1．2 纳米材料的概述

1．2．1 纳米材料结构体系及纳米有序阵列

1．2．2 纳米材料的制备方法

1．3 纳米材料的电化学自生长技术

1．3．1 电化学自生长技术概述

1．3．2 电化学自生长法制备纳米材料存在的问题及解决方式

1．4 PbSe材料的概述

1．4．1 PbSe材料的性质及其应用

1．4．2 PbSe材料的制备及其纳米化研究

1．5 研究内容及目的意义

2 实验过程及测试分析

2．1 实验过程

2．1．1 溶液配制

2．1．2 基底清洗

2．1．3 恒电位电沉积

2．1．4 电化学测试分析

2．1．5 P3HT-PbSe杂化材料的合成

2．2 材料表征方法

2．2．1 扫描电镜分析

2．2．2 能谱分析

2．2．3 X射线衍射仪分析

2．2．4 拉曼分析

2．2．5 光学性能测试

2．2．6 光电性能测试

3 PbSe纳米结构材料的电化学制备

3．1 Pb-Se溶液体系的电化学行为研究

3．2 沉积工艺对PbSe材料成分及形貌的影响

3．2．1 添加剂种类对PbSe材料成分及形貌的影响

3．2．2 酒石酸添加量对PbSe材料成分与形貌的影响

3．2．3 沉积电位对PbSe材料成分与形貌的影响

3．2．4 溶液pH值对PbSe材料成分与形貌的影响

3．2．5 温度对PbSe材料成分与形貌的影响

3．2．6 Pb(NO3)2浓度对PbSe材料成分与形貌的影响

3．2．7 H2SeO3浓度对PbSe材料成分与形貌的影响

3．2．8 PbSe材料的电沉积生长过程

3．3 本章小结

4 PbSe纳米枝晶结构的表征

4．1 PbSe纳米枝晶结构的形貌及成分分析

4．2 PbSe纳米枝晶结构的物相结构分析

4．2．1 X射线衍射仪(XRD)分析

4．2．2 拉曼(Raman)分析

4．3 PbSe纳米枝晶结构材料的光学性质

4．4 PbSe-P3HT混合物光电探测性能的研究

4．5 本章小结

5 结论与展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果目录

致谢