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物理学报 2006年第9期55卷 4860-4864页

作者：姜燕杨盛谊张秀龙滕枫徐征侯延冰北京交通大学光电子技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室北京100044

以电子束蒸发的方法制备硒化锌(ZnSe)薄膜,研究了基于ZnSe的有机-无机异质结电致发光器件.在双层器件ITO/ZnSe(50nm)/Alq3(12nm)/Al中看到了峰值位于578nm的ZnSe电致发光,却很难得到单层器件ITO/ZnSe(50—120nm)/Al的电致发光;在此基础... 详细信息

以电子束蒸发的方法制备硒化锌(ZnSe)薄膜,研究了基于ZnSe的有机-无机异质结电致发光器件.在双层器件ITO/ZnSe(50nm)/Alq3(12nm)/Al中看到了峰值位于578nm的ZnSe电致发光,却很难得到单层器件ITO/ZnSe(50—120nm)/Al的电致发光;在此基础上进一步引入有机空穴传输层(HTL),通过改变器件的结构,讨论了ZnSe对有机-无机异质结器件ITO/HTL/ZnSe/Alq3/Al电致发光特性的影响.其电致发光光谱的研究结果证实了ZnSe在器件中的作用ZnSe既起传输电子的作用,也起到传输空穴的作用,还作为发光层.并对ZnSe的发光机理进行了讨论.

关键词：硒化锌有机-无机异质结电致发光空穴传输层

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有机无机异质结电致发光器件发光机理的研究

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液晶与显示 2004年第3期19卷 186-190页

作者：于文革徐征曲崇徐恩生中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 北京交通大学光电子技术研究所北京100044 沈阳航空工业学院物理教研室辽宁沈阳110034

制备了3种有机无机异质结电致发光器件。由于电场强度或界面势垒的不同,这3种器件的发光性能和发光机理有很大的差别:器件A的发光主要是来自无机层的蓝光,器件B中有机层和无机层都有发光,而器件C只有来自有机层的发光。对所制备的3种... 详细信息

制备了3种有机无机异质结电致发光器件。由于电场强度或界面势垒的不同,这3种器件的发光性能和发光机理有很大的差别:器件A的发光主要是来自无机层的蓝光,器件B中有机层和无机层都有发光,而器件C只有来自有机层的发光。对所制备的3种结构器件的EL进行了比较,研究了结构对发光起因的影响,揭示通过调节有机层和无机层厚度以及界面势垒高度可以实现对发光区域的控制。

关键词：电致发光器件有机-无机异质结电场强度界面势垒碰撞激发注入

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P3HT/Ga2O3及P3HT/MgZnO有机-无机异质结日盲紫外探测器的制备与特性研究

P3HT/Ga2O3及P3HT/MgZnO有机-无机异质结日盲紫外探测器的制备与...

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作者：钟德焕深圳大学

学位级别：硕士

由于地球表面的日盲紫外光很少,日盲紫外探测器相较于其他探测器具有背景噪声低和抗干扰能力强等优势,从而广泛运用于军事信、环境检测、生物医疗等领域。由于超宽带隙半导体材料对日盲紫外光的覆盖率较高,因此成为日盲紫外探测器的主... 详细信息

由于地球表面的日盲紫外光很少,日盲紫外探测器相较于其他探测器具有背景噪声低和抗干扰能力强等优势,从而广泛运用于军事信、环境检测、生物医疗等领域。由于超宽带隙半导体材料对日盲紫外光的覆盖率较高,因此成为日盲紫外探测器的主要研究材料。和其他超宽带隙半导体材料相比,非晶Ga2O3不需要很高的制备温度,因此制备成本较低,并且制备的日盲紫外探测器通常具有较高的响应度;MgZnO可以通过调节带隙针对不同的紫外光进行探测,混合相的MgZnO器件在具有较高响应度的同时还有较低的暗电流。因此,上述两种材料在日盲紫外探测领域受到广泛运用。日盲紫外探测器的性能通常与电极的制备工艺息息相关,因此希望通过光刻工艺制备金属电极来提高探测器的性能。此外,基于异质结结构的日盲紫外探测器因具有更低的暗电流和自供电特性而受到大量关注,与无机异质结日盲紫外探测器相比,有机-无机异质结器件具有更低的制备成本,因此构建有机-无机异质结日盲紫外探测器具有十分重要的研究意义。基于以上背景,本论文的主要研究内容及结果如下: （1）采用溶胶-凝胶法制备了非晶Ga2O3薄膜,在制备的薄膜上进行电极制备工艺探索,发现lift-off光刻工艺制备的Ag电极探测器性能最好,在35V的偏压下,该器件的暗电流为6.35×10-10A,对250nm深紫外光响应度为0.40A/W;在3.7μW/cm2的250nm深紫外光照射下,器件的光暗电流比为3508。随后制备了MSM结构的P3HT光电探测器,发现Au电极的P3HT探测器具有更低的暗电流以及更高的响应度。最后构建了Au-P3HT/Ga2O3-Ag异质结探测器,该器件在-0.5V偏压下的暗电流为2.73×10-11A;在0V偏压下对254nm深紫外光的响应度和比探测率分别为0.11mA/W和1.76×1010 Jones,在-2V偏压下对254nm深紫外光的响应度为1.57mA/W;通过光功率密度为400μW/cm2的254nm深紫外光照射时,在-0.5V偏压下的光暗电流比为111。（2）采用脉冲激光沉积法制备了不同衬底温度的非晶Ga2O3薄膜,通过lift-off工艺制备了Ag电极非晶Ga2O3探测器,发现衬底温度为500℃时探测器性能最好,在15V的偏压下,该器件的暗电流为3.95×10-8A,对230nm深紫外光响应度为1098A/W;在2.1μW/cm2的230nm深紫外光照射下,器件的光暗电流比为20786。随后构建了Au-P3HT/Ga2O3-Ag异质结探测器,该器件在-0.5V偏压下的暗电流为7.17×10-10A;在0V偏压下对254nm深紫外光的响应度和比探测率分别为2.01mA/W和8.79×1010 Jones,在+2V偏压下对254nm深紫外光的响应度为308.23mA/W;通过光功率密度为400μW/cm2的254nm深紫外光照射时,在+2V偏压下的光暗电流比为876。（3）通脉冲激光沉积法制备了混相MgZnO薄膜,通过lift-off工艺制备了不同叉指间距的混相MgZnO探测器,发现叉指间距为5μm的探测器性能最好,在20V的偏压下,该器件的暗电流为2.49×10-10A,对280nm深紫外光的响应度为0.66A/W;在9.2μW/cm2的280nm深紫外光照射下,器件在9V偏压下的光暗电流比为5598。随后构建了Au-P3HT/MgZnO-Ag异质结探测器,该器件在-0.5V偏压下的暗电流为1.98×10-11A;在0V偏压下对254nm深紫外光的响应度和比探测率分别为1.53mA/W和1.98×1011 Jones,在-2V偏压下对254nm深紫外光的响应度为8.83mA/W;通过光功率密度为400μW/cm2的254nm深紫外光照射时,在+2V偏压下的光暗电流比为1602。

关键词：非晶Ga2O3 混相MgZnO P3HT 光刻工艺有机-无机异质结

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非晶Ga2O3基有机-无机异质结日盲紫外探测器的制备与特性研究

非晶Ga2O3基有机-无机异质结日盲紫外探测器的制备与特性研究

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作者：陈丹深圳大学

学位级别：硕士

日盲紫外探测器目前广泛应用于军事、环境检测、紫外通信等领域,其中非晶Ga2O3（a-Ga2O3）材料具有对紫外光敏感,可见光高透过,相对降低的生长温度等优点,是目前制备高性能日盲紫外探测器的一种比较理想的材料。本论文采用溶胶-凝胶法... 详细信息

日盲紫外探测器目前广泛应用于军事、环境检测、紫外通信等领域,其中非晶Ga2O3（a-Ga2O3）材料具有对紫外光敏感,可见光高透过,相对降低的生长温度等优点,是目前制备高性能日盲紫外探测器的一种比较理想的材料。本论文采用溶胶-凝胶法以及脉冲激光沉积法制备了非晶Ga2O3薄膜,在所制备的Ga2O3薄膜上进行不同金属电极的工艺探索;对于薄膜质量更优的（PLD）Ga2O3薄膜,使用了Ag NPs进行修饰;对P型有机物半导体材料同样进行了不同金属电极的工艺探索;最后制备了两种有机-无机异质结日盲紫外探测器。本论文的主要研究内容及结果如下: （1）通过溶胶凝胶法制备了非晶Ga2O3薄膜,并制备了不同金属Au、Ag电极的MSM结构非晶Ga2O3光探测器。Ag电极非晶Ga2O3光探测器性能较好,35 V偏压下,对254nm（光功率密度为220μW/cm2）紫外光响应度为28.37 A/W,Idark为3.08 n A,Ilight为9.61μA,Ilight/Idark为3124。通过旋涂法制备了P3HT薄膜,并制备了不同金属Au、Ag、In电极的MSM结构P3HT光探测器。Au电极P3HT光探测器性能较好,35 V偏压下,对254 nm（光功率密度为220μW/cm2）紫外光响应度为367.83 m A/W,Idark为0.34μA,Ilight为1.03μA。制备了Au-P3HT/Ga2O3-Ag异质结器件,研究了不同Ga2O3层厚度对异质结器件紫外光响应特性的影响,发现当Ga2O3层厚度为271 nm时的器件在没有外加偏压下,对254 nm（光功率密度为220μW/cm2）紫外光的响应度为0.14 m A/W,器件性能优于其他Ga2O3层厚度的器件。（2）通过脉冲激光沉积法制备了非晶Ga2O3薄膜,并制备了不同金属Au、Ag电极的MSM结构非晶Ga2O3光探测器。Ag电极非晶Ga2O3光探测器性能较好,25 V偏压下,对250 nm紫外光响应度为20904 A/W,是Au电极器件的2.8倍,此外Idark为86.2 n A,Ilight达到0.61 m A,Ilight/Idark为7103。非晶Ga2O3薄膜中结晶/非结晶界面处的隧穿效应是非晶Ga2O3光探测器光响应度较高的主要原因。通过Ag纳米颗粒修饰非晶Ga2O3光探测器,由于器件在紫外光照射下出现雪崩击穿效应,将器件在25 V偏压下对250 nm紫外光的响应度提高到64361 A/W。（3）设计并制备了嵌段P3OT/Ga2O3异质结紫外光探测器,器件在没有外加偏压下,对254 nm（光功率密度为220μW/cm2）紫外光的响应度为7.48 m A/W,Ilight/Idark为41。同时所制备的异质结器件能够承受25 V高偏压的工作调节,当电压增至25 V时Ilight达到67.5μA,响应度为14.93 A/W,异质结界面处的隧穿效应是器件光响应度较高的主要原因。

关键词：非晶Ga2O3 P3HT 嵌段P3OT 有机-无机异质结

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有机/无机杂化范德华异质结的可控生长及相关光电器件的应用研究

有机/无机杂化范德华异质结的可控生长及相关光电器件的应用研究

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作者： SARTAJ WALI 山东师范大学

学位级别：博士

过去二十年间,有机-无机异质结构（OIHs）的特性研究备受瞩目,特别是在下一代纳米电子和光电子器件中展现出了重大的应用前景,激发了科研人员巨大的研究热情。在这里,所制备的OIHs由有机红荧烯(C42H28)和无机拓扑绝缘体组成,即Bi2Se3和B... 详细信息

过去二十年间,有机-无机异质结构（OIHs）的特性研究备受瞩目,特别是在下一代纳米电子和光电子器件中展现出了重大的应用前景,激发了科研人员巨大的研究热情。在这里,所制备的OIHs由有机红荧烯(C42H28)和无机拓扑绝缘体组成,即Bi2Se3和Bi2Te3。这些有着异质结构光电探测器与传统材料制备的光电探测器相比,具有材料成本低、重量轻、材料消耗少、加工温度低、柔性好、易于制造和加工等优点。然而,要想将其在实际中应用,仍然面临一系列挑战。主要挑战之一是这些异质结构的制备方法,普遍采用了高成本、高维护的方法,如分子束外延法（MBE）等。第二个问题是基于拓扑绝缘体的OIHs产生的暗电流过大,能带对准以及内部动力学,需要进一步研究。因此,本工作重点关注低成本OIHs的设计和制造,使其具有出色的二极管性能,并降低其暗电流,改善其特性。最近,拓扑绝缘体构成了凝聚态物理学中一类新型量子材料。这些材料与正常半导体不同,它们内部不导电但表面有着可以导电的表面态。这些表面态是由强自旋轨道耦合（SOC）和时间反演对称性（TRS）形成的,可以对任何外部干扰（如非磁性杂质和小晶格缺陷）产生拓扑保护。拓扑绝缘体家族正迅速壮大,Bi2Se3,Bi2Te3,Bi2S3和Sb2Te3化合物被预测为强的三维拓扑绝缘体的理论也得到了实验的证实。其中,Bi2Se3和Bi2Te3因其小的带隙和有趣的光学和电子特性而备受关注。此外,各种有机半导体已被探索开发应用于新型低成本和高稳定性器件。其中,单晶状红荧烯由于其最高的迁移率约为40 cm2/V·s和～2-8μm的长激子扩散长度,成为最有前途的候选材料之一。这些特性使得红荧烯成为有机半导体中的超级明星,非常适合制作高质量的异质结构。本论文系统的研究了基于OIHs的光电探测器的可控生长,加工和表征。所获得的异质结构都是通过一种简单的两步物理气相沉积方法制备的。对所生长异质结构的结构质量和表面形貌,以及器件的电学和光学表征,利用不同的表征方法进行了系统研究。结果表明我们所制备的器件结合了有机红荧烯和无机拓扑绝缘体、Bi2Se3和Bi2Te3的优点,提高了器件的各项特性参数。因此,这项研究的目的是研究材料和OIHs系统的表面、物理和电气特性,建立合适的器件设计,并通过实验构建性能优于目前可用器件的光电探测器。该研究的内容主要报道了以下两个方面:1.有机-无机异质结光电探测器Rubrene/Bi2Se3/SiO2在本论文中,首先,将n型拓扑绝缘体Bi2Se3作为无机活性层,将p型红荧烯作为有机组分,通过简单的两步物理气相沉积技术,制备了高性能有机/无机杂化范德瓦尔斯异质结结构rubrene/Bi2Se3/SiO2光电探测器。物理气相沉积技术对范德瓦尔斯外延生长高度有序和结晶OIHs非常有益,因为范德瓦尔斯衬底表面没有悬空键和无电荷陷阱态。该制成的器件在1064 nm光照下显示出高响应度8.85 AW-1,高检测度3.14×1012 Jones,以及超快响应速度,上升时间为2.1μs,衰减时间为2.9μs。器件的这些优异性能参数归功于高效的有机-无机异质结和欧姆接触的形成。本研究讨论了有机-无机材料的杂化以构建异质结构,其在电子和光电设备中的光电检测方面具有广阔的应用前景。2.有机-无机异质结构柔性光电探测器Rubrene/Bi2Te3/Mica其次,采用相同的双步物理气相沉积方法,使用p型无机材料拓扑绝缘体Bi2Te3和p型有机材料红荧烯建立另一种高性能rubrene/Bi2Te3/Mica异质结柔性光电探测器。这种新设计的器件在自供电模式下具有优异的二极管行为和显著提高的光响应特性,其Ion/Ioff比为6.2×10～4。该制成的器件在1064 nm的光照射下,具有高响应度852.7 AW-1,高检测度1.42×1013 Jones和超快的响应速度τr为14μs,τd为16.2μs。由于这些出色的结果,这种新开发的OIHPD有望在多功能设备应用中找到新的潜在机会。经加工后的器件表现出从紫外到近红外波长的宽带光电检测。此外,红荧烯/拓扑绝缘体异质结界面上的狄拉克表面态大大促进了光激发载流子的分解和运输,从而使设备在1064 nm的近红外光照表现出卓越的光电性能。因此,所提出的工作可以使这些OIHPDs作为低能耗光电子器件中的自供电器件,并为新型多功能器件提供了潜在机会。总之,在器件结构优化和新型生长方法的发展之后,预计将会有进一步的改进,以提供一个为下一代近红外光电检测应用所构建高性能OIHPDs的平台。

关键词：拓扑绝缘体有机-无机异质结物理气相沉积光电探测器宽带检测

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基于一维ZnO纳米线的有机—无机杂化结构生长及特性研究

基于一维ZnO纳米线的有机—无机杂化结构生长及特性研究

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作者：于丛聪大连理工大学

学位级别：硕士

白光发光二极管(LED),作为新一代半导体照明光源正在引发一场照明革命。作为一种新型,简便,低成本的直接产生白光的方法,它充分利用了无机材料的高载流子迁移率的特点和有机材料低成本,发光效率高的优势。特别的,近来ZnO纳米棒由于很大... 详细信息

白光发光二极管(LED),作为新一代半导体照明光源正在引发一场照明革命。作为一种新型,简便,低成本的直接产生白光的方法,它充分利用了无机材料的高载流子迁移率的特点和有机材料低成本,发光效率高的优势。特别的,近来ZnO纳米棒由于很大的比表面积,量子尺寸效应和可以在任何衬底上自律生长而没有晶格不匹配的问题等优点而得到了越来越多的关注,到目前为止,已经有一些关于实现基于ZnO纳米棒有机-无机异质结电致发光的文章,然而,仅是只有ZnO发光,或是有机层发光。最近从ZnO纳米棒/聚芴有机-无机异质结LEDs得到了明亮的白光电致发光,证实了ZnO纳米棒/聚芴异质结在发展高亮度直接白光发光二极管方面很有前途, 在我们最近的研究中,通过优化生长工艺,我们用低温水热法成功的实现了具有很高光学质量,高度取向排列的ZnO纳米棒的可控生长。由于它低温,低成本,无毒操作和环境友好性等优势。低温水热法已经被证明是一种高效的生长ZnO纳米棒的方法,与n型纳米棒形成有机-无机异质结器件的P型聚合物有很多种选择,其中,聚芴(PF)是一种新颖的有前途的蓝光发光材料,拥有很高的发光效率。而且使用聚芴有机物的优势就在于可以用低温方法在大面积衬底上生长ZnO纳米棒,和发展大面积白光发射源的潜力。本论文中,主要研究了在ITO玻璃衬底上生长的有机-无机异质结,其中包含了用低温水热法生长的n型纳米棒(NRs)和用旋涂法制备的p型聚芴(PF)有机薄膜。 1.制备了低温水热法生长的ZnO纳米棒/聚芴有机-无机异质结构器件,研究了有无籽晶层对ZnO纳米棒形貌的影响。 2.用PL谱分析了有机物的不稳定性,比较和分析了ZnO薄膜或ZnO纳米棒与聚芴形成的异质结构的电学特性；不同前驱溶液浓度条件下生长的ZnO纳米棒的形貌；不同前驱溶液浓度条件下的纳米棒,聚芴(PF)和ITO的透射率,生长在ITO玻璃衬底和聚芴上的ZnO纳米棒光学特性,最终得到了较为理想的p-n异质结结构。

关键词： ZnO纳米棒聚芴 ZnO薄膜有机-无机异质结光致发光

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大面积有机半导体纳米线阵列的可控制备及其器件应用

大面积有机半导体纳米线阵列的可控制备及其器件应用

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作者：吴艺明苏州大学

学位级别：硕士

小分子纳米材料独特新颖的性能使其在未来低廉高效的新型纳米光电器件等方面有着极大的潜在应用价值，因而激起研究者的极大兴趣。在近十年来的研究工作中,有机一维纳米材料的制备方法和性能调控开始受到研究人员的普遍关注。但目前如... 详细信息

小分子纳米材料独特新颖的性能使其在未来低廉高效的新型纳米光电器件等方面有着极大的潜在应用价值，因而激起研究者的极大兴趣。在近十年来的研究工作中,有机一维纳米材料的制备方法和性能调控开始受到研究人员的普遍关注。但目前如何获取大规模、高度取向、选择性沉积生长的有机纳米结构和如何有效的组装纳米材料于高度集成的器件中依然是一严峻的挑战。本文中，我们重点对有机纳米阵列结构的控制生长及其在器件集成中的应用展开了研究，主要研究内容如下：（1）利用修饰有金纳米颗粒模板的衬底，将物理气相沉积法（PVD）与金模板诱导纳米线成核生长技术结合起来，一步法大面积合成了一维有机纳米线阵列，并发现金纳米颗粒的高表面能能控制小分子有机纳米线在其表面选择成核生长。通过在生长衬底上预修饰不同图案的金颗粒膜，我们实现了不同图案的有机纳米线阵列的制备。我们进一步对单根有机纳米线的光电响应性能进行了研究，发现有机纳米线可以作为优良的宽光谱光电探测器。（2）通过在衬底上预先制备电极阵列，结合有机纳米线阵列的控制生长，我们首次了基于有机小分子纳米线阵列的集成图像传感器的构筑。每个集成器件包含10×10个功能单元，面积只有约1.3mm~2。由于有机小分子纳米线较低的生长温度和金模板的诱导生长，使得通过一步法实现纳米线阵列的生长和器件组装成为可能。测试结果显示我们制备的图像传感器具有出色的稳定性、重复性，以及高灵敏度，其功能单元100％能够响应，并且功能单元的响应速率在70ms以下。我们的研究表明，一步法有机纳米线阵列生长及光电器件集成具有重要的应用前景。（3）结合气相沉积和原子层沉积技术实现了CuPc/CdS纳米线和PTCDA/CdS核-壳结构异质结阵列的可控制备。通过使用物理气相沉积生长单晶有机纳米线阵列，并以此高密度的有机纳米线阵列为模板，运用原子层沉积（ALD）技术在纳米线表层包裹生长硫化镉（CdS）壳层，得到有机-无机的核-壳结构异质结阵列;通过控制有机纳米线类型和原子层沉积的工艺条件，可方便实现不同种类核-壳型有机-无机异质结纳米结构阵列的可控制备。进一步通过加热将核-壳内有机纳米线蒸发，制备出中空的CdS纳米管阵列。本方法工艺简单、产物均匀、可控性高，可在原子层级别上控制异质结的形成。此新型有机-无机杂化异质结阵列有望应用于光伏、光电传感等领域。

关键词：物理气相沉积纳米线阵列光电探测图像传感器 CuPC PTCDA 原子层沉积有机-无机异质结

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新型有机无机复合光催化剂的制备及性能研究

新型有机无机复合光催化剂的制备及性能研究

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作者：杨情情北京化工大学

学位级别：硕士

太阳能驱动的水分解制氢被认为是提供清洁能源的一个主要策略。金属氧化物半导体作为光催化剂分解水产生氢气受到了广泛的研究。本文中,我们主要围绕构建有机-无机异质结和掺杂等方法对半导体改性处理以提高光催化活性来展开研究和讨论... 详细信息

太阳能驱动的水分解制氢被认为是提供清洁能源的一个主要策略。金属氧化物半导体作为光催化剂分解水产生氢气受到了广泛的研究。本文中,我们主要围绕构建有机-无机异质结和掺杂等方法对半导体改性处理以提高光催化活性来展开研究和讨论。我们分别基于TiO2和Co3O4两种催化剂体系进行实验和表征探究改善催化活性的方法,具体研究内容如下:（1）TiO2@COP-64复合光催化剂的光催化制氢性能:用Yamamoto反应和水热法合成一系列TiO2@COP-64复合光催化剂。采用XRD、TEM、HRTEM、XPS、UV-vis和BET等表征手段,从结构、形貌和物化性质等方面对制备的TiO2@COP-64复合光催化剂进行表征。以无水甲醇（10 vol.%）为牺牲剂,Pt（3ωt%）为助催化剂,模拟太阳光照射下进行光解水产氢过程。结果表明TiO2@COP-64复合物展现出较高的产氢活性和优异的稳定性。特别地,当COP-64相对TiO2的质量分数为1%时,样品产氢速率达到15.02 mmol h-1 g-1,超过TiO2纳米片产氢速率63%（9.20 mmol h-1 g-1）。说明COP-64的掺杂不仅提高TiO2纳米片比表面积从而提供更多的反应活性位,还改善了可见光的吸光性能。（2）TiO2@COP-64复合光催化剂的光催化制氢机理:对催化剂样品进行荧光寿命表征和CV测试,再结合（1）中表征和实验结果,推断TiO2的价带和导带位置均比COP-64的低,这促使电子由COP-64的导带转移到二氧化钛导带上,而二氧化钛价带上的电荷转移到COP-64价带上。说明,COP-64和Ti02纳米片之间的内反应提供了电荷转移通道,极大地降低了光生电子（e-）-空穴（h+）对的复合率。（3）LaxCo3-xO4/G复合光催化剂的光催化制氢性能:采用微波水热法和原位化学沉积法制备了 LaxCo3xO4纳米颗粒和石墨烯复合的光催化材料LaxCo3-xO4/G。我们对该复合材料进行XRD、TEM、HRTEM、XPS和PL等结构、形貌和物化性质的表征。用三乙醇胺（TEOA,体积分数10%）作牺牲剂,在可见光（λ≥420 nm）照射下曙红Y敏化的LaxCo3xO4/G复合物在表现出比Co3O4/G复合物更高的催化产氢活性,当复合物催化剂的La/Co摩尔比率为10%时,产氢率达到最高值6.543mmolh-1g-1,是 Co3O4/G 的 2 倍。（4）LaxCo3-xO4/G复合光催化剂的光催化制氢机理:对催化剂样品进行荧光寿命,激光闪光光解和MS测试,结果表明La修饰Co3O4限制了复合物的颗粒生长,形成晶格缺陷,还改变了复合物的能带结构,最终促进光催化活性的提高。在下文中详细介绍了光催化产氢的电子迁移过程。

关键词：光催化活性半导体共价有机聚合物分解水有机-无机异质结

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新型高分子聚合物量子点光电化学生物传感界面的构建

新型高分子聚合物量子点光电化学生物传感界面的构建

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作者：王倩南京大学

学位级别：硕士

随着科技的进步,人们对生命健康、生态环境和高品质生活的要求越来越高,因此高灵敏度、低检测限和方便快捷的检测技术愈发重要。其中光电化学(Photoelectrochemical,PEC)传感器因为其自身的高灵敏度和简易的设备要求被广泛关注,近年来... 详细信息

随着科技的进步,人们对生命健康、生态环境和高品质生活的要求越来越高,因此高灵敏度、低检测限和方便快捷的检测技术愈发重要。其中光电化学(Photoelectrochemical,PEC)传感器因为其自身的高灵敏度和简易的设备要求被广泛关注,近年来许多新型光电传感方法被报道。一般来说,构建高效的光电化学传感器主要从两方面入手:一方面是开发新型光电活性物质,光电活性物质是光电化学传感器的重要组成部分;另一方面是设计新颖的分析策略,分析策略是实现各类待测物和光电活性物质发生相互作用,实现特异性检测的重要桥梁。显然,开发新的光电活性材料和分析策略对光电化学生物分析的发展起到了至关重要的作用。目前,在光电活性物质的使用和开发方面,主要发展了无机光电活性物质、有机光电活性物质和复合材料等;常见的分析策略有直接检测法、光电活性物质做标记物、表面等离子体共振(SPR)增强、激子能量转移猝灭、空间位阻、原位产生电子供体和原位消耗氧等。本文将新型聚合物量子点(Polymer dots,Pdots)应用于光电化学生物传感界面的构建,探索了以下两个工作:1.构建有机-无机半导体量子点异质结作为新型光电化学生物分析平台本工作主要选取p型的有机聚合物半导体量子点和两种无机半导体量子点n型硫化镉量子点(CdSQDs)、p型的碲化镉量子点(CdTe QDs),首次构建了 CdS QDs/Pdots,Pdots/CdS QDs,CdTe QDs/Pdots和Pdots/CdTe QDs四种复合界面。在光照射下,四种电极呈现不同的光电化学行为,其中CdS QDs/Pdots,CdTe QDs/Pdots电极因为成功形成半导体异质结从而具有显著的光电流增强现象。我们测量了无机量子点的价带(VB)/导带(CB)及Pdots的最低未占分子轨道(LUMO)/最高占据分子轨道(HOMO)值,进而阐述电极光电流增益/损耗的原因。最后用光电效应良好的电极检测半胱氨酸,表现出了良好的选择性和灵敏度。2.构建新型基于空穴传导层的高效高分子量子点光电化学生物分析平台本工作以p-型聚合物量子点为主,有机小分子噻吩嗪(Phenothiazine,PTZ)作为空穴传导层,通过向电极表面滴加后红外灯烘干的方式构建高效的阴极光电流分析平台。利用紫外、荧光等表征方法阐述了阴极光电流的产生过程:制备的电极受到光照使Pdots产生的光生空穴,紧接着空穴转移到接受体PTZ提高了空穴传导效率,促进电极上的电子先后转移到PTZ和Pdots上,最后再转移到电解质中的电子受体溶解氧,因此大大增强了 Pdots的光电流。同时,利用电化学检测等测试证明了电极的成功构建和电极的高效性、稳定性。

关键词：高分子量子点有机-无机异质结光电化学生物分析半胱氨酸检测

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基于ZnO纳米线的有机小分子光电二极管性能研究

基于ZnO纳米线的有机小分子光电二极管性能研究

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作者：马文明电子科技大学

学位级别：硕士

半导体纳米材料的制备以及其物理化学性能已经引起了人们的极大的关注,究其原因,是因为此类材料普遍都具有非常明显的量子效应、表面效应、尺寸效应和特殊的电子传导效应等独特的性质。作为一种宽禁带直接带隙的半导体化合物材料,氧化锌... 详细信息

半导体纳米材料的制备以及其物理化学性能已经引起了人们的极大的关注,究其原因,是因为此类材料普遍都具有非常明显的量子效应、表面效应、尺寸效应和特殊的电子传导效应等独特的性质。作为一种宽禁带直接带隙的半导体化合物材料,氧化锌(Zinc Oxide, ZnO)的禁带宽度在室温下达到了3.37 eV以及高达60 meV的激子束缚能,其化学和物理性能非常的优良。在目前的半导体纳米材料研究领域当中,ZnO纳米材料已经成为最大的研究热点之一。近20年来,有机-无机异质结由于在电子以及光电子领域具有非常诱人的前景,从而引起了科学界相关科研人员的极大关注。这种特殊的结构,通过采用具有高载流子迁移率的无机材料与高吸收系数的有机半导体材料相结合,便会极大的提高器件的性能。另一方面,这些特殊结构的器件通常可以通过低成本的溶液法来进行制备,从而使得该结构在成本上具备巨大的优势。本论文为了对基于ZnO研究领域的热点问题做进一步的深入研究,采用化学方法,成功地制备了ZnO纳米颗粒和ZnO纳米线(Nanowires, NWs)阵列,并在此基础上,进行了基于ZnO纳米-有机小分子混合光电二极管(Photodiode)的制备及光电性质研究。具体研究内容如下: (1)利用化学水热技术制备了高质量ZnO纳米颗粒(Nanoparticles, NPs),并通过SEM(Scanning electron microscope, SEM),XRD(X-ray diffraction, XRD)对其结构和形貌进行了表征,通过紫外-可见光吸收光谱(Ultraviolet-visible absorption spectrum, UV-Vis)和光致发光光谱(Photoluminescence, PL)的测试表明,ZnO纳米颗粒具有良好的光学性质。 (2)利用化学水热技术以及退火工艺在ITO衬底上成功制备了ZnO一维纳米线阵列。为了避免引入新的杂质缺陷,在实验中并没有采用任何形式的催化剂。对于所制备好的样本,我们对其进行了SEM,XRD,PL以及UV-Vis等表征手段进行了测试,我们从测试结果中明显地发现ZnO纳米线阵列具有非常好的结晶质量和形貌特征,同时我们也发现常温下的ZnO纳米线阵列在绿光区和紫外区各有一个发射带,具有异常优良的光学特性。 (3)通过化学水热技术生长出ZnO纳米线阵列,并利用真空蒸镀技术,将有机小分子蒸镀在以ITO为衬底的ZnO纳米线阵列上,采用Ag作为阳极,组装出了最基本的有机-无机异质结结构的ZnO纳米线光电二极管。利用I-V特性测试仪器对制作的ZnO纳米线光电二极管的I-V特性进行测试分析,结果显示该光电二极管具有良好的整流特性,达到了光电二极管应用的基本要求。

关键词：化学水热技术 ZnO 纳米线阵列有机-无机异质结光电二极管

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