低维纳米材料的制备及其光电性能研究

发布时间：2020-08-13 12:21

【摘要】：纳米材料所特有的表面效应、界面效应、小尺寸效应以及量子效应等特性,使得纳米材料在电学、力学、磁学、光学等物理和化学领域有着巨大的潜力。特别是在光电探测器领域,一维和二维纳米材料表现出了优异的性能。基于这样的研究背景,我们致力于对一维和二维纳米材料的制备以及光电性能的研究。本文主要研究:HfSe3、HfS3纳米带与石墨烯的复合材料的柔性光电探测器的性能;二维硼烯的化学法合成及表征。具体的研究内容如下:1、通过化学气相传输法合成HfSe3纳米带,采用聚丙烯薄膜作为柔性基底,将HfSe3纳米带组装成柔性光探测器。通过对光电探测器的性能测试,HfSe3纳米带在可见光到近红外区都表现出了一个明显的光响应,尤其是对405 nm波长的光源,表现出一个极为优越的敏感性。HfSe3纳米带光电探测器在405 nm光源下,响应度达到1.1×10-4mA/W,量子产率达到3.32×10-5%。我们将HfSe3纳米带分别与氧化石墨烯和还原石墨烯进行复合,再将其组装成为柔性光探测器,对复合材料的光电性能进行研究。HfSe3/氧化石墨烯的柔性光电探测器的响应度为4.3×10-3nmA/W,量子产率为1.3×10-3%。HfSe3/还原石墨烯的柔性光电探测器的响应度为0.5 mA/W,量子产率为0.15%。与石墨烯进行复合后,材料的响应度和量子产率都得到了大大提高。2、通过化学气相传输法合成HfS3纳米带,并组装成柔性光电探测器。对HfS3纳米带光电探测器进行光电性能测试,HfS3纳米带从可见光到近红外区表现出了一个较宽的光响应区间,尤其是对波长为405 nm的光源。在405 nm光源下,HfS3纳米带光电探测器的响应度达到0.11 mA/W,量子产率达到3.43X10-2%。我们同样将HfS3纳米带分别与氧化石墨烯和还原石墨烯进行复合,再将复合物组装成为柔性光电探测器,对光电性能进行研究。HfS3/氧化石墨烯的柔性光电探测器的响应度为0.92 mA/W,量子产率为0.28%。HfS3/还原石墨烯的柔性光电探测器的响应度为0.55 mA/W,量子产率为0.17%。通过与石墨烯的复合,材料的响应度和量子产率都得到了大大增加。3、通过对BBr3的热分解,得到了少层甚至单层的硼烯。从XPS图谱分析可以看出,在所得到的物质中存在一小部分的氧化硼,但是对于大部分仍然是以硼单质存在的。通过对时间和反应物量的调控,所得到的单质硼厚度从几十纳米减小到1nm,接近于单个硼原子的厚度。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1
【图文】：

通过气体中所获得的生长材料的组元与催化剂能够形成液态互熔物，当在液逡逑态中的元素组元达到饱和时，晶须将沿着固－液面最合适的方向析出，形成线型逡逑的晶体，生长机制的示意图展示在图１．２中。逡逑＾邋ｔ邋＃逡逑ＭＢ邋ｒｔａｎｃｗｉｒｖ逡逑ｎｎｉｉｉｌ逦＼邋ｔ邋Ａ邋１W秦逡逑娭邋ｌ＞、“逦ｌＵｊｕｉｄ逡逑＾１邋Ｂｐ逡逑ｉ逦ｔｉ逦ｍ逡逑图１．２邋ＶＬＳ生长机制示意屈逡逑ＷＵ等人［２Ｇ］通过ＶＬＳ生长机制，以Ａｕ为催化剂，成功生长出Ｇｅ纳米线。逡逑图１．３为Ｇｅ纳米线生长过程的整个ＴＥＭ变化图，能够清楚的看到在纳米线生长逡逑过程所经历的变化和阶段。整个生长过程在图中分别为：ａ图，Ａｕ纳米簇在５００°Ｃ逡逑３逡逑

成核并不断生长；ｈ和ｉ图中展现了在一个合金小滴上面同时有两个纳米晶成核逡逑的现象。通过对Ｇｅ纳米线的整个生长过程观察和总结，将其生长阶段形象的概逡逑括为图１－３中的三个阶段，分别包括了合金化、成核和轴向生长这三个阶段。通逡逑过整个生长过程，也更加了解了催化剂对于气－液－固生长机制的重要性和必要性。逡逑ａ逦ｂ逡逑２０逡逑~屽危咤危咤义希稿危桢危蝈义希掊澹殄澹咤澹慑鍡

本文编号：2791991