硝酸铟诱导的电沉积氧化锌纳米柱光学性质裁剪
发布时间：2021-01-14 08:21
为在新型太阳能电池等光电器件中应用ZnO纳米结构,需要对ZnO纳米结构阵列的几何形貌及光电物理性质进行裁剪与操控。采用电化学沉积路线制备ZnO纳米柱阵列,In（NO3）3与NH4NO3两种盐类被溶入在传统Zn（NO3）2主电解液中。对ZnO纳米柱阵列进行扫描电子显微镜、透射反射光谱、光致发光光谱测试,分析其形貌与光电物理性质。随着引入的In（NO3）3浓度的增加,ZnO纳米柱阵列的平均直径随之由57 nm减小至30 nm。同时ZnO纳米柱的阵列密度也可降低,进而增大纳米柱间距至41 nm。由于新的盐类的引入,ZnO纳米柱的光学带隙由3.46 eV蓝移至3.55 eV。随着电解液中In（NO3）3的增加,ZnO纳米柱的斯托克斯位移由198 meV减小至154 meV,ZnO纳米柱中的非辐射复合可以得到一定程度的抑制。通过在主电解液中引入In（NO3）...
【文章来源】：发光学报. 2020,41(05)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
样品1～5的扫描电子显微镜图片
样品2的NBE 1发射峰位于368.8 nm(3.362 eV),半高宽为12.3 nm。与样品1比较,样品2的NBE 1蓝移了9 meV。样品3的NBE 1峰位于369.9 nm(3.352 eV),半高宽为17.6 nm。样品3的NBE 1与样品1相近,表明NH4NO3的引入抑制了近带边发射的蓝移。样品4的NBE 1峰位于371.7 nm(3.336 eV),半高宽为15.5 nm。样品5的NBE 1峰位于369.4 nm(3.356 eV),半高宽为13 nm。随着电解液中In(NO3)3浓度的增加,样品3～5的NBE 1半高宽逐渐减小。样品2的NBE 2峰位于374.3 nm(3.313 eV),半高宽为31.3 nm。与样品2相比,样品3的NBE 1发射峰半高宽有所展宽。比较样品3～5,随着电解液中In(NO3)3浓度的增加,NBE 1发射峰半高宽逐渐窄化。图5 样品2～5的室温光致发光光谱在300～470 nm范围的高斯拟合结果
图2为样品1～5的透射光谱与反射光谱。由图2可见,在样品1中的可见光波段,光谱表现出干涉条纹图形。如前所述,样品1中的ZnO纳米柱阵列的高密度排列形成间距为0的密排形貌,类似于纳米柱互联成的膜状形貌,ZnO的折射率～1.9,结果导致干涉条纹图形出现在样品的透射与反射光谱之中。对于样品2～5的光谱,随着ZnO纳米柱阵列密度的减小,干涉条纹效应逐渐减弱。具有较低阵列密度的ZnO纳米柱阵列以亚波长结构在一定程度上抑制了干涉条纹效应。相比样品1～4,样品5呈现出最弱的干涉条纹效应,与样品5的纳米柱的较低阵列密度和较大间距的结果相一致。根据图中可见光区及近红外光区的透射率数据,可见样品1～5全部呈现较高的透射率。根据透射光谱数据进行加权平均计算,计算范围为350～1 300 nm。未去除玻璃基底的影响下样品1～5的加权透射率分别为80.0%、80.3%、80.9%、80.9%、82.1%,在太阳光谱范围较高的透射率表明所制备的ZnO纳米柱阵列适合应用于新型太阳能电池结构中。样品1～5的透射率逐渐增大,这主要是由于如前所述ZnO纳米柱的密度表现为逐渐降低趋势,从而进一步加大了纳米柱的间距。将纳米柱膜层作为一个整体光学层考虑,空位所占的比例逐渐增大,使得纳米柱膜的有效折射率得以降低,进而引起样品的反射率降低。经计算,样品1～5的太阳光谱加权反射率分别为10.4%、10.3%、9.2%、9.1%、8.0%。样品1～5的反射率减小趋势与其透射率增加趋势一致。样品5具有最低的加权反射率与最大的加权透射率,这与前述样品5中的ZnO纳米柱阵列具有最低的密度及最大的间距的结果是一致的。根据透射光谱数据对可见光区进行加权平均计算,计算范围为400～760 nm。样品1～5的加权透射率分别为83.8%、83.7%、84.6%、84.7%、85.3%,加权反射率分别为10.9%、11.3%、9.5%、9.5%、8.6%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]ZnO纳米棒/CdS量子点的制备及紫外-可见探测性能研究[J]. 胡轶,胡更新,张洁静,桑丹丹,李易昆,高世勇. 中国光学. 2019(06)
[2]ZnO/ZnS核壳纳米线界面缺陷的形成及发光特性研究[J]. 赵海霞,方铉,王颜彬,房丹,李永峰,王登魁,王晓华,楚学影,张晓东,魏志鹏. 中国光学. 2019(04)
[3]图形化氧化锌阵列的制备及其场发射性能研究[J]. 康冬茹,叶芸,汪江胜,吕珊红,辛琦,郭太良. 液晶与显示. 2017(05)
[4]基于化学溶液法制备的氧化锌量子点发光二极管研究[J]. 孙义,李青. 液晶与显示. 2016(07)
[5]氧化锌纳米柱阵列的水热合成及其性能[J]. 汤洋,赵颖,张增光,陈颉. 材料研究学报. 2015(07)
[6]硝酸铵诱导电沉积氧化锌纳米柱的铝掺杂及光学性质操控[J]. 汤洋,郭逦达,张增光,陈颉. 光学精密工程. 2015(05)
[7]电沉积掺铝氧化锌纳米柱的光学带隙蓝移与斯托克斯位移[J]. 汤洋,陈颉. 发光学报. 2014(10)
[8]电纺氧化锌纳米纤维乙醇、丙酮气敏传感器[J]. 郑高峰,何广奇,刘海燕,郑建毅,李文望,孙道恒. 光学精密工程. 2014(06)
[9]Fabrication of ZnO nanowall-network ultraviolet photodetector on Si substrates[J]. 宿世臣,杨孝东,胡灿栋. 半导体学报. 2011(07)
[10]基于氧化锌纳米线的硅谐振式加速度计(英文)[J]. 陈国炜,朱荣. 光学精密工程. 2009(06)
本文编号：2976562
【文章来源】：发光学报. 2020,41(05)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
样品1～5的扫描电子显微镜图片
样品2的NBE 1发射峰位于368.8 nm(3.362 eV),半高宽为12.3 nm。与样品1比较,样品2的NBE 1蓝移了9 meV。样品3的NBE 1峰位于369.9 nm(3.352 eV),半高宽为17.6 nm。样品3的NBE 1与样品1相近,表明NH4NO3的引入抑制了近带边发射的蓝移。样品4的NBE 1峰位于371.7 nm(3.336 eV),半高宽为15.5 nm。样品5的NBE 1峰位于369.4 nm(3.356 eV),半高宽为13 nm。随着电解液中In(NO3)3浓度的增加,样品3～5的NBE 1半高宽逐渐减小。样品2的NBE 2峰位于374.3 nm(3.313 eV),半高宽为31.3 nm。与样品2相比,样品3的NBE 1发射峰半高宽有所展宽。比较样品3～5,随着电解液中In(NO3)3浓度的增加,NBE 1发射峰半高宽逐渐窄化。图5 样品2～5的室温光致发光光谱在300～470 nm范围的高斯拟合结果
图2为样品1～5的透射光谱与反射光谱。由图2可见,在样品1中的可见光波段,光谱表现出干涉条纹图形。如前所述,样品1中的ZnO纳米柱阵列的高密度排列形成间距为0的密排形貌,类似于纳米柱互联成的膜状形貌,ZnO的折射率～1.9,结果导致干涉条纹图形出现在样品的透射与反射光谱之中。对于样品2～5的光谱,随着ZnO纳米柱阵列密度的减小,干涉条纹效应逐渐减弱。具有较低阵列密度的ZnO纳米柱阵列以亚波长结构在一定程度上抑制了干涉条纹效应。相比样品1～4,样品5呈现出最弱的干涉条纹效应,与样品5的纳米柱的较低阵列密度和较大间距的结果相一致。根据图中可见光区及近红外光区的透射率数据,可见样品1～5全部呈现较高的透射率。根据透射光谱数据进行加权平均计算,计算范围为350～1 300 nm。未去除玻璃基底的影响下样品1～5的加权透射率分别为80.0%、80.3%、80.9%、80.9%、82.1%,在太阳光谱范围较高的透射率表明所制备的ZnO纳米柱阵列适合应用于新型太阳能电池结构中。样品1～5的透射率逐渐增大,这主要是由于如前所述ZnO纳米柱的密度表现为逐渐降低趋势,从而进一步加大了纳米柱的间距。将纳米柱膜层作为一个整体光学层考虑,空位所占的比例逐渐增大,使得纳米柱膜的有效折射率得以降低,进而引起样品的反射率降低。经计算,样品1～5的太阳光谱加权反射率分别为10.4%、10.3%、9.2%、9.1%、8.0%。样品1～5的反射率减小趋势与其透射率增加趋势一致。样品5具有最低的加权反射率与最大的加权透射率,这与前述样品5中的ZnO纳米柱阵列具有最低的密度及最大的间距的结果是一致的。根据透射光谱数据对可见光区进行加权平均计算,计算范围为400～760 nm。样品1～5的加权透射率分别为83.8%、83.7%、84.6%、84.7%、85.3%,加权反射率分别为10.9%、11.3%、9.5%、9.5%、8.6%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]ZnO纳米棒/CdS量子点的制备及紫外-可见探测性能研究[J]. 胡轶,胡更新,张洁静,桑丹丹,李易昆,高世勇. 中国光学. 2019(06)
[2]ZnO/ZnS核壳纳米线界面缺陷的形成及发光特性研究[J]. 赵海霞,方铉,王颜彬,房丹,李永峰,王登魁,王晓华,楚学影,张晓东,魏志鹏. 中国光学. 2019(04)
[3]图形化氧化锌阵列的制备及其场发射性能研究[J]. 康冬茹,叶芸,汪江胜,吕珊红,辛琦,郭太良. 液晶与显示. 2017(05)
[4]基于化学溶液法制备的氧化锌量子点发光二极管研究[J]. 孙义,李青. 液晶与显示. 2016(07)
[5]氧化锌纳米柱阵列的水热合成及其性能[J]. 汤洋,赵颖,张增光,陈颉. 材料研究学报. 2015(07)
[6]硝酸铵诱导电沉积氧化锌纳米柱的铝掺杂及光学性质操控[J]. 汤洋,郭逦达,张增光,陈颉. 光学精密工程. 2015(05)
[7]电沉积掺铝氧化锌纳米柱的光学带隙蓝移与斯托克斯位移[J]. 汤洋,陈颉. 发光学报. 2014(10)
[8]电纺氧化锌纳米纤维乙醇、丙酮气敏传感器[J]. 郑高峰,何广奇,刘海燕,郑建毅,李文望,孙道恒. 光学精密工程. 2014(06)
[9]Fabrication of ZnO nanowall-network ultraviolet photodetector on Si substrates[J]. 宿世臣,杨孝东,胡灿栋. 半导体学报. 2011(07)
[10]基于氧化锌纳米线的硅谐振式加速度计(英文)[J]. 陈国炜,朱荣. 光学精密工程. 2009(06)
本文编号：2976562
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2976562.html
