含铁水滑石在较低温度下转化为尖晶石的行为研究及含铁水滑石与铁氧体在单晶硅表面的组装与光电性能研究

摘要

高纯的单晶硅是很好的半导体材料，在很多领域都有着广泛的应用，尤其是在电池材料领域一直居于统治地位。单晶硅表面的化学修饰已得到了广大科研工作者的广泛关注和研究。由于硅在水和水溶液中是热力学不稳定的，很容易被氧化成气态氢化物(SiH<,4>)、SiO<,2>和硅酸盐，因此单晶硅表面可以被各种有机与无机基团修饰以改善其光电转化效率，同时，也带来了稳定性差等问题。 本论文主要是对单晶硅表面进行改性，以提高其光电转化效率，同时改善单晶硅表面的稳定性，并对水滑石在较低温度下转化为尖晶石进行了初步的研究。主要工作如下： 1.水滑石在较低温度下转化为尖晶石的行为研究：通过共沉淀法分别制备了如下组成的水滑石：Mg(Ⅱ)-Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)-CO<,3>、Co(Ⅱ)-Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)-CO<,3>及Mg(Ⅱ)-Co(Ⅱ)-Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)-CO<,3>，将其在一定温度下晶化，即可在较低温度下转化为尖晶石。结果表明，在Fe(Ⅱ)存在的条件下，上述水滑石可以很容易的转化为尖晶石，并且其转化效率与Fe(Ⅱ)的含量有关，Fe(Ⅱ)的含量越高，反应的转化率越高。 2.尖晶石在单晶硅表面的吸附：将制得的水滑石置入乙醇中充分分散后，吸附于表面处理过的单晶硅表面，再将样品放入马弗炉中焙烧，即可制得表面吸附有尖晶石的单晶硅样品。结果表明，吸附后的单晶硅的光电压与光电流均有提升，并且随着焙烧样品中的尖晶石含量的增加而增加。 3.单晶硅表面的TiCl<,4>修饰及修饰后的尖晶石吸附：将单晶硅表面氢化处理后，使用TiCl<,4>进行修饰，之后再将上述方法制得的水滑石样品修饰在单晶硅的表面，将修饰后的单晶硅片高温焙烧后，测量其光电转化效率。实验结果表明，将单晶硅片用TiCl<,4>修饰后，光电流与光电压均有明显提升，并且稳定性增强；再修饰水滑石焙烧后，其光电转化效率提升更高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1太阳能技术与单晶硅

1.1.1太阳能技术的现状

1.1.2单晶硅的结构

1.1.3单晶硅的光电转化原理

1.1.4单晶硅表面的改性与修饰

1.1.5单晶硅表面的清洗

1.2水滑石类层状化合物

1.2.1水滑石的结构

1.2.2水滑石的性质

1.2.3水滑石的制备方法

1.3尖晶石型铁氧体磁性材料

1.3.1尖晶石型铁氧体磁性材料概述

1.3.2尖晶石型铁氧体磁性材料的性质

1.3.3尖晶石型铁氧体磁性材料的制备方法

1.4论文选题的研究内容、目的和意义

第二章较低温度下水滑石转化为尖晶石的行为研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1药品

2.2.2表征方法

2.2.3水滑石的制备

2.3结果与讨论

2.3.1 Mg(Ⅱ)-Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)-CO3-LDH的转化行为

2.3.2 Co(Ⅱ)-Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)-CO3-LDH的转化行为

2.3.3 Mg(Ⅱ)-Co(Ⅱ)-Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)-CO3-LDH的转化行为

2.4本章小结

第三章尖晶石型铁氧体在单晶硅表面的吸附及其复合电极的光电性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1药品

3.2.2表征方法

3.2.3单晶硅片的处理

3.2.4 Mg(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)-CO3-LDH的制备

3.2.5 Mg(Ⅱ)-Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)-CO3-LDH的制备

3.2.6尖晶石型铁氧体的制备

3.2.7水滑石在单晶硅表面的平铺

3.2.8水滑石在单晶硅表面的焙烧

3.3结果与讨论

3.3.1 Mg(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)-CO3-LDH在单晶硅表面的吸附及焙烧

3.3.2 Mg(Ⅱ)-Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)-CO3-LDH在单晶硅表面的吸附及焙烧

3.3.3光电转化效果提高的机理解释

3.4本章小结

第四章尖晶石型铁氧体以TiCl4为中间体在单晶硅表面的嫁接及其复合电极的光电性能研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1药品

4.4.2表征方法

4.2.3单晶硅片的处理

4.2.4单晶硅表面的TiCl4修饰

4.2.5 Mg(Ⅱ)-Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)-CO32-LDH以TiCl4为中间体在单晶硅表面的接枝

4.3结果与讨论

4.3.1单晶硅表面的TiCl4修饰

4.3.2水滑石通过TiCl4中间体在单晶硅表面的修饰

4.3.3光电转化效果提高的机理解释

4.4本章小结

第五章结论

本论文创新点

参考文献

研究结果及发表的学术论文

致谢

作者和导师简介