TiO2/PbO复合材料的光电性能及其应用研究

摘要

二氧化钛具有良好光电特性，广泛应用于制氢、光降解、太阳能电池等领域。一系列的研究表明通过复合氧化物半导体可以提高材料可见光吸收。论文拟通过复合不同材料,构建异质结提升氧化钛光导性能，补充氧化钛的光导研究。
　　论文以铁电半导体为引线，采用溶胶-凝胶技术制备钛酸铅薄膜，研究不同极化方向对钛酸铅薄膜及其复合材料的光导影响；同时，研究二氧化钛复合氧化铅材料的光电性能，主要讨论不同氧化铅甩胶次对复合材料的光导性能的影响以及加压情况下的光导现象。
　　通过研究纯钛酸铅光导，发现薄膜未极化时光电流密度为0.8μA/cm2，极化时不同方向电流密度出现相反改变。负极化时，光电流密度增加，其主要原因是剩余极化场促进光生载流子的分离与运输。复合氧化钛后的光电流密度为10μA/cm2，复合氧化铅后电流密度达到18μA/cm2。极化后的电流密度均降低，主要是因为界面处势垒阻挡了载流子的通过，使复合增加；氧化铅沉积的不均匀使得部分载流子通过金直接传导到外电路，使得电流密度降低更少。
　　通过研究氧化铅不同甩胶次数对复合材料的光电流的影响。实验表明光电流的大小随着氧化铅甩胶次数的增加呈现先增加后减少的趋势，其中甩胶5次氧化铅获得电流密度为50.12μA?cm-2，最低为甩胶6次氧化铅样品，其?j为20μA?cm-2。光电流大小的影响因素主要有两个：一是甩胶的次数增加，氧化铅沉积后逐渐长大，一些较大的晶粒以及一些大的晶岛会增加空穴的传输路径，使得氧化铅中出现大量的电子空穴复合，使得甩胶次数在6次时电流密度降低很快；二是因为氧化铅沉积过后，并没有足够的氧化铅与氧化钛形成异质结，氧化铅甩胶次数越小，氧化钛薄膜表面的氧化铅越少，光生载流子通过异质结增大的光电流密度越小。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

1.1 前言

1.2 TiO2与PbO的基本性质

1.3 氧化物制备方法

1.4 论文背景与主要研究内容

第二章 PZT及其复合薄膜的制备与光电性能研究

2.1 PZT薄膜及PZT/TiO2复合薄膜的制备

2.2 PZT薄膜的晶体结构与形貌

2.3 PZT薄膜的铁电与光电性能

2.4 本章小结

第三章 PbTiO3及其复合薄膜的制备与光电性能研究

3.1 PbTiO3薄膜的制备与光电性能研究

3.2 PbTiO3/TiO2及PbTiO3/PbO复合薄膜的制备与光电性能研究

3.4本章小结

第四章 PbO/TiO2复合材料的制备与光电性能研究

4.1 PbO/TiO2复合材料的晶体结构与形貌

4.2 PbO/TiO2复合材料的光电响应

4.2 PbO/TiO2复合材料工艺参数对光电响应的影响

4.3 氧化铅复合二氧化钛介孔层光伏性能初探

4.4 本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果