量子點負載TiO2納米結(jié)構(gòu)薄膜光電性能研究.pdf

1、近些年，基于量子點的復合結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了優(yōu)異的光電性能，在光電器件和光催化領(lǐng)域顯示了較大的應用潛力，成為了研究熱點。本文選擇具有良好導電性和穩(wěn)定性的傳統(tǒng)n型寬帶隙半導體材料TiO2作為研究對象，開展了量子點與TiO2復合結(jié)構(gòu)的電子躍遷過程、導電行為和電荷運動過程的研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)采用熱注入方法制備了油酸配體包覆的PbS量子點，研究了不同反應時間下的PbS量子點變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)隨著反應時間的增加PbS量子點顆粒變大，吸

2、收光譜和發(fā)光光譜峰位發(fā)生紅移;研究了3-巰基丙酸(MPA)修飾對PbS薄膜及FTO/TiO2/PbS/Au光電器件的光學性能和光電性能的影響，MPA短鏈置換了PbS量子點表面的油酸長鏈，改變了量子點表面能態(tài)，短鏈置換縮短了PbS量子點間的距離，提高載流子在量子點間的傳輸能力，使器件光電轉(zhuǎn)化效率由0.32％增加到0.48％。
　　(2)利用簡單的連續(xù)離子層吸附與反應法(SILAR)制備了基于PbS量子點嵌入在TiO2納米晶薄膜中的全

3、無機固態(tài)體異質(zhì)結(jié)光電器件。研究了PbS量子點不同熱處理溫度和不同生長層數(shù)對器件性能的影響機制，并得到了相對最佳制備條件。通過PbS層與CdS交替生長的方式，實現(xiàn)CdS對PbS的表面修飾，研究了CdS修飾對PbS量子點光電器件性能的影響;經(jīng)CdS修飾后器件的開路電壓提高了35％，短路電流提高了近3倍，單色光子-電子轉(zhuǎn)化效率(IPCE)增加了50％，電荷復合電阻增加了1.5倍;暗態(tài)電流密度-電壓(J-V)曲線分析表明缺陷態(tài)密度降低了103倍

4、。這些結(jié)果表明PbS與CdS交替生長的方式減少了TiO2/PbS界面及PbS表面的缺陷態(tài)，降低了電荷載流子的復合。
　　(3)研究了碳量子點(CQD)負載的TiO2納米棒陣列光陽極的光電化學過程和光催化行為，發(fā)現(xiàn)CQD的引入使TiO2納米棒陣列在可見光區(qū)域的吸收強度增強，對可見光響應電流提高3倍，光電壓增加了2.5％,光生載流子的轉(zhuǎn)移和傳輸能力得到相應提高。光陽極對亞甲基藍的降解特性顯示，CQD的引入使TiO2納米棒在可見光照射下