酞菁-一维无机化合物半导体复合材料的研究

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光电信息科学与技术的迅猛发展,呼唤着新型光电功能材料与之相适应;复合化、低维化、智能化是现代材料科学与技术的发展方向。本论文的工作将有机材料与无机材料进行复合化与低维化相结合,希望在开展一维无机化合物半导体与有机半导体材料进行有效复合的过程中,寻求新发现、新效应、新功能,从而在理论上进行有益的探索的同时为潜在的应用提供技术储备。 本文采用改进的水热合成法合成并提纯了TiO2、CdS、ZnO等三种有较高纯度、纳米结构明确的一维纳米材料。采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、紫外—可见吸收光(UV—Vis)谱、荧光光谱(PL)、表面光电压谱(SPS)等测试手段对制备得到的纳米材料的微观形貌和电子结构进行了表征。结果表明TiO2纳米管和CdS纳米棒材料是长度、直径分布均匀的一维纳米材料;紫外—可见吸收光谱表明材料的吸收峰发生了蓝移现象,禁带宽度变大等特点,即存在着纳米效应;表面光电压谱(SPS)测试表明制备得到的纳米材料存在着有氧空位和Cd2+离子引起的表面态。 以酞菁类有机半导体与TiO2和CdS一维纳米材料为原料、采用球磨技术制备了复合材料,用标准光致放电法对材料的光电导性能进行了系统的研究,并用表面光电压和场致表面光电压对复合材料的电子结构和光电导机理进行初步的探索。光致放电实验发现含TiO25%的TiO2/TiOPc复合材料表现出明显提高的光电导性能,光导性能从0.59(mw*s)-1提高到0.84(mw*s)-1;含CdS5%的CdS/AlClPc复合材料也表现出明显提高的光电导性能从0.65(mw*s)-1提高到0.85(mw*s)-1。表面光电压测试结果表明,复合材料中存在着强烈的从p-型酞菁材料到n-型氧化物半导体材料的光致电荷转移。而且TiO2的纳米管和线状结构提高了电子的传输效率最为明显,使光生电荷的分离得到显著改善。
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