掺杂Ag提升TiO_2纳米薄膜光电性能研究

采用sol-gel法制备出Ag掺杂的TiO_2纳米薄膜,利用SEM、XRD、UV-Vis、XPS及电化学工作站等对其光学及光电特性进行表征,研究了掺杂浓度及退火温度对材料晶体结构、光学特性及光电性能的影响规律。结果表明:Ag的掺杂提高了材料的晶相转变温度,降低了材料禁带宽度,使吸收带边发生红移(约40 nm),有效提高薄膜对太阳光的利用效率。当Ag掺杂浓度为摩尔分数0.5%,退火温度为500℃时,材料表现出最佳的光电活性,光电流密度达0.38×10~(–3)A/cm~2,相较于纯TiO_2薄膜的光电流密度增大约41%,光电性能得到显著提升且稳定性良好。     

一维单晶TiO2纳米棒薄膜的形态及光学性能研究

一维TiO2纳米材料良好的电子传输特性为有效提高钙钛矿太阳电池等新型太阳电池的光电性能提供了理论基础。采用水热法在FTO上制备了垂直定向生长的一维单晶金红石相TiO2纳米棒薄膜;利用XRD、SEM、UV-Vis、TEM和SAED对样品进行了表征;研究了钛酸丁酯的用量和水热反应次数对纳米棒薄膜的形态和光学性能的影响。结果表明,在水∶浓盐酸∶钛酸丁酯=30∶30∶1（体积比）和循环水热反应2次时,得到均匀致密且沿[001]晶向定向生长的一维单晶TiO2纳米棒薄膜,它在紫外光、可见光区的光吸收增强,且带边红移,禁带宽度为3.0eV。     

鱼明胶/BTO柔性复合薄膜的压电纳米发电机

基于压电陶瓷和压电聚合物组装的柔性压电纳米发电机(PNG),由于其较差的生物相容性和生物降解性,限制了其在可穿戴设备和植入设备等领域的应用。通过水基分散法制备了鱼明胶/钛酸钡(BTO)柔性复合薄膜PNG,其兼具良好的生物相容性和高压电输出特性。研究结果表明,当BTO掺杂质量分数为50%时,鱼明胶/BTO柔性复合薄膜PNG的输出性能最优,输出开路电压可达约7.2 V,短路电流约为275 nA,比纯鱼明胶柔性薄膜PNG分别约提高了3.8倍和3.4倍,输出功率可达2.2μW,并且鱼明胶/BTO柔性复合薄膜PNG经过2 000次循环敲击测试后,输出开路电压没有明显下降,柔性复合薄膜PNG的输出性能稳定。同时,将鱼明胶/BTO柔性复合薄膜PNG贴合到手指关节处,可以对不同手指弯曲进行实时监测,表明该鱼明胶/BTO柔性复合薄膜PNG具有良好的柔性和生物相容性,有望在可植入和可穿戴电子设备中得到广泛应用。     

磁控溅射法制备Bi2Te3热电薄膜的研究

Bi2Te3薄膜是室温下热电性能最好的热电材料,利用磁控溅射在长有一薄层SiO2的n型硅样品上制备Bi/Te多层复合薄膜,经后续退火处理生成Bi2Te3。通过分析Bi2Te3薄膜的生长和退火工艺,探讨Bi/Te中Te的原子数分数对薄膜热电性能的影响。采用XRD和SEM对薄膜的结构、形貌和成分进行分析,并测量不同条件下的Seebeck系数。薄膜Seebeck系数均为负数,表明所制备样品是n型半导体薄膜,且最大值达到-76.81μV.K-1;电阻率ρ随Te的原子数分数增大而增大,其趋势先缓慢后迅速。Bi2Te3薄膜的热电性能良好,Te的原子数分数是60.52%时,功率因子最大,为1.765×10-4W.K-2.m-1。     

MgF2/Se薄膜封装层对OLED性能及寿命的影响

有机电致发光器件(OLEDs)在使用过程中,易受到 空气中水汽、氧气及其它污染物的影响从而导致其工作寿命降低。本文将具有良好光透过率 和热稳定性的MgF₂薄膜与在水汽和氧气中具有良好稳定性的Se薄膜通过真空蒸镀制成复 合薄膜作为OLEDs的封装层,以达到提高器件使用寿命的目的。器件各功能层蒸镀完成后, 保持真空度(3×10－4 Pa)不变,在阴极表面蒸镀MgF₂/Se薄 膜封装层。比较 了绿光OLED器件(器件结构为ITO/CuPc/NPB/Alq₃:C-545T/Alq ₃/LiF/Al)封装前后的亮度-电压-电流密度特性、电致发光光谱及寿命。研究 发现,经过MgF₂/Se封装后,器件的电流密度-电压特性、亮度和发光光谱几乎没 有受到影响,二者的光谱峰都在528 nm处,色坐标(CIE)分别为(0.3555,0.6131)和(0.3560,0.6104),只是起亮电压由3V变为4V;器件的寿命由原来的175h变为300h,提高了1.7倍 。因此,MgF₂/Se薄膜是一种有效的OLEDs无机薄膜封装层。     

生长时间对氧化锌纳米棒发光性能的影响

为了研究氧化锌纳米棒的生长机理,先用脉冲激光沉积方法在玻璃衬底上制备一层氧化锌薄膜作为种子层,然后用水热法在种子层上生长氧化锌纳米棒,研究了不同反应时间对其结构、形貌及发光特性的影响。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜测定样品的结构和形貌,用自组建的光致发光系统对样品的光致发光光谱进行了测量。结果表明,氧化锌纳米棒沿c轴高度取向并呈六角纤锌矿结构;随着生长时间的增加,氧化锌纳米棒结晶质量明显改善,纳米棒均匀、致密性和取向性均提高,样品的缺陷发光增强而激子发光减弱。     

TiO_2(Ag)纳米半导体薄膜的制备及其光催化性能

对热解Ｔｉ（ＯＣ４Ｈ９）４＋ＡｇＮＯ３溶胶制备的ＴｉＯ２（Ａｇ）纳米半导体薄膜光催化特性与其结构的关系进行了研究。薄膜对二卡基砜的光催化降解结果表明,热解温度显著影响薄膜的光催化作用,这与ＴｉＯ２微粒的长大和晶相转变有关;适量的Ａｇ作活性剂可以显著改善薄膜的光催化性能。     

退火处理对ZnO纳米棒阵列的性能影响(英文)

通过电沉积在ITO基底上制备了大规模ZnO纳米棒阵列。对ZnO纳米棒进行不同温度下的退火处理,然后通过旋转涂覆工艺将聚3-己基噻吩与[6,6]-苯基-C61丁酸甲酯(P3HT∶PCBM)的混合物沉积在纳米棒上组装成杂化太阳电池。应用扫描电子显微镜、X射线衍射、光致发光测试和光伏测试分析了退火处理对ZnO纳米棒及其组装的太阳电池性能的影响。发现退火处理除使ZnO纳米棒的光致可见光发射的强度有所改变外,还可以使发射峰中心从约580 nm的位置转移到约520 nm的位置,这说明退火处理不但可以改变ZnO纳米棒缺陷密度,还能改变缺陷类型。通过合适的退火处理,太阳电池的转换效率可提高17倍。     

金属Cr阻挡层对柔性不锈钢衬底Cu(In,Ga)Se2太阳电池性能的影响

研究了Cr扩散阻挡层对柔性不锈钢衬底Cu(InxGa1-x)Se2(CIGS)太阳电池性能的影响.XRD和SEM分析表明,Cr阻挡层能够部分阻挡Fe等杂质从不锈钢衬底热扩散进入CIGS吸收层中,同时可以显著降低CIGS吸收层的粗糙度,提高薄膜结晶质量.从衬底扩散进入吸收层中的Fe元素以FeInSe2的形式存在,并形成FeCu等深能级缺陷,钝化了器件的性能.相同工艺条件下,在玻璃、不锈钢以及不锈钢/Cr阻挡层上所制备电池的(有效面积0.87cm2)转换效率分别为10.7%,7.95%和8.58%,不锈钢衬底电池效率的提高归因于Cr阻挡层的作用.     

金属Cr阻挡层对柔性不锈钢衬底Cu(In,Ga)Se2太阳电池性能的影响

研究了Cr扩散阻挡层对柔性不锈钢衬底Cu(InxGa1-x)Se2(CIGS)太阳电池性能的影响.XRD和SEM分析表明,Cr阻挡层能够部分阻挡Fe等杂质从不锈钢衬底热扩散进入CIGS吸收层中,同时可以显著降低CIGS吸收层的粗糙度,提高薄膜结晶质量.从衬底扩散进入吸收层中的Fe元素以FeInSe2的形式存在,并形成FeCu等深能级缺陷,钝化了器件的性能.相同工艺条件下,在玻璃、不锈钢以及不锈钢/Cr阻挡层上所制备电池的(有效面积0.87cm2)转换效率分别为10.7%,7.95%和8.58%,不锈钢衬底电池效率的提高归因于Cr阻挡层的作用.     

Cr应力缓释层对柔性Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳电池性能的影响

柔性Cu₂ZnSn(S,Se)₄(CZTSSe)薄膜太阳电池中的应力是阻碍其发展的一大瓶颈。采用磁控溅射法在柔性Ti衬底和Mo背电极之间引入不同厚度的Cr缓释层,研究其对CZTSSe薄膜应力的影响。结果表明,当Cr应力缓释层厚度为80 nm时,薄膜的结晶质量最好,电池具有最佳的光电性能,相比没有Cr应力缓释层存在的情况,薄膜的残余应力从-7.15 GPa降低至-3.61 GPa,电池的光电转换效率(PCE)从2.89%提高至4.65%,增加了60.9%。Cr应力缓释层的引入不会影响CZTSSe薄膜的晶体结构,相反可有效提高薄膜的结晶质量,降低薄膜的残余应力,最终提高电池的光电性能。     

硒化温度对Cu(In, Al)Se2薄膜结构和光学性质的影响

采用了磁控溅射制备Cu-In-Al金属前驱体薄膜,后硒化快速退火得到铜铟铝硒(Cu(In,Al)Se2,CIAS)薄膜.研究了硒化温度对CIAS薄膜晶体结构和光学性质的影响.研究发现CIAS薄膜的晶体结构依赖于硒化温度,其禁带宽度随硒化温度升高发生红移.研究结果表明,CIAS薄膜的最佳硒化温度为540℃,其晶体结构为纯黄铜矿结构,禁带宽度为.34 eV,对应太阳电池理论最大效率的吸收层材料禁带宽度     

溶液浓度对ZnO纳米棒形貌和发光的影响

为了获取高质量、高取向排列规则的ZnO纳米棒,玻璃衬底预先用脉冲激光沉积方法制备一层ZnO薄膜作为籽晶层,应用水热法在玻璃衬底上生长ZnO纳米棒。探究了籽晶层及不同溶液浓度对ZnO纳米棒结构和发光的影响,用扫描电子显微镜和X射线衍射仪测量样品的形貌和结构,用组建的光致发光测试系统对样品的室温光致发光光谱进行测定。结果表明,ZnO纳米棒具有高度取向且分布致密均匀;光致发光光谱显示ZnO的近带边发射比深能级发光略低;随着溶液浓度的增加,近带边发光和深能级发光相对强度的比值依次降低。     

Ag：Bi2O3纳米颗粒复合薄膜的三阶光学非线性和超快电子动力学研究

金属纳米颗粒具有较小的尺寸和大的表面体积比，由于量子限制效应和表面效应，表现出特殊的电子和光学性质．迄今为止，研究者们已对金属颗粒掺杂浓度较低的复合材料的性质做了大量研究，而掺杂浓度较高的材料受到的关注较少．我们采用磁控溅射法制备出含Ag浓度较高(13at．％～59at．％)的Ag：Bi2O3复合薄膜，使用飞秒脉冲激光研究了此类材料的三阶光学非线性和超快电子动力学过程。     

TiO_2/Ag/PAA纳米复合结构的制备及其光吸收性能

采用循环阳极氧化-腐蚀法制备了V型多孔阳极氧化铝(PAA)模板,在PAA上热蒸发沉积Ag薄膜后,再原子层沉积TiO_2薄膜,制备了TiO_2/Ag/PAA三维纳米复合结构。紫外-可见吸收光谱的结果表明,TiO_2/Ag/PAA复合结构在可见光区域的吸收率显著提高。当Ag薄膜沉积厚度为30 nm,TiO_2的原子层沉积厚度为20 nm时,所得TiO_2/Ag/PAA复合结构的吸收率为94.5%~99.0%。     

SnO2纳米棒阵列的制备及光学、场发射性能研究

采用简单的一步水热法直接在不锈钢基底上制备了不同形貌的SnO2纳米棒阵列。利用X射线衍射（XRD）,扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、 分光光度计、场发射装置对材料的结构、形貌、光致发光谱和场发射特性进行了表征。XRD结果表明不锈钢基底上制备的样品为四方晶系金红石结构。SEM和TEM结果表明不同的反应条件下都能够在基底上大面积的垂直生长单晶SnO2纳米棒阵列,但是形貌和尺寸发生了改变（A:针尖状,B:铅笔状）。室温下的光致发光光谱（PL）表明两种样品在367、392、419 nm处分别存在较强的发射峰,并且紫外光峰强与可见光峰强比值较大,说明样品的结晶质量较好。场发射测试结果表明:两种样品的场发射都是通过电子隧道效应进行的,且样品A的场发射性能优于样品B。     

TiO2纳米棒光阳极的制备及性能改进

首先采用水热法制备 TiO2纳米棒光阳极,并引入 Au@SiO2纳米颗粒对其性能进行改善。结果表明,Au@SiO2纳米颗粒的引入虽然增强了光吸收,但同时减少了染料在 TiO2纳米棒上的吸附量,反而导致了电池器件性能的下降。因此,在 TiO2纳米棒/Au@SiO2纳米颗粒结构上进一步生长一层 TiO2钝化层：一方面可增加染料吸附量;另一方面有利于减少电荷复合。基于这种光阳极组装的染料敏化太阳能电池获得了 2.34%的光电转换效率,较单一 TiO2纳米棒光阳极组装的电池效率提高了 60%。     

聚乙二醇含量对纳米TiO2多孔薄膜性质的影响

以钛酸丁酯为无机原料、二乙醇胺作稳定剂,加入聚乙二醇（PEG）作模板制备前驱体溶胶,通过溶胶-凝胶工艺和浸渍提拉技术在玻璃基片上制备了孔径在10～1000nm范围内可调的纳米TiO2多孔薄膜．通过ESEM,AFM,UV-VIS,N2吸附,XPS和XRD等测试手段研究了PEG（1000）的加入量对薄膜结构及性能的影响．结果表明,当100mL溶胶中PEG的加入量在4.0g左右时,可以得到三维扩展的多孔结构,孔的形状规则且分布均匀,孔径为200～500nm,薄膜比表面积可达76.1m2／g,而过多的PEG加入量反而导致薄膜性能下降．     

聚乙二醇含量对纳米TiO2多孔薄膜性质的影响

以钛酸丁酯为无机原料、二乙醇胺作稳定剂,加入聚乙二醇(PEG)作模板制备前驱体溶胶,通过溶胶-凝胶工艺和浸渍提拉技术在玻璃基片上制备了孔径在10～1000nm范围内可调的纳米TiO2多孔薄膜.通过ESEM,AFM,UV-VIS,N2吸附,XPS和XRD等测试手段研究了PEG(1000)的加入量对薄膜结构及性能的影响.结果表明,当100mL溶胶中PEG的加入量在4.0g左右时,可以得到三维扩展的多孔结构,孔的形状规则且分布均匀,孔径为200～500nm,薄膜比表面积可达76.1m2/g,而过多的PEG加入量反而导致薄膜性能下降.