基于CuInS 2 纳米晶薄膜的光电特性及载流子动力学的研究

发布时间：2024-03-30 08:36

　　半导体纳米材料因其弥合了半导体材料在体相与分子尺度上的差距,在电子、光电子以及生物等领域获得了广泛关注,并开启了一个新兴的材料发展纪元。在过去的二三十年里,半导体纳米材料由于其独特的性质,在材料合成与器件制备等领域取得了长足发展。以CdSe、PbS等材料为代表的II-VI族及IV-VI族纳米材料在照明、能源等领域取得了一定的进展,其生长合成机制以及相关物理特性也获得了比较深入的研究。然而,由于这些材料普遍包含Cd、Pb等重金属元素,材料的毒性限制了其更进一步的发展。同这些纳米材料相比,以CuInS₂、AgInS₂、CuInSe₂等材料为代表的I-III-VI族纳米材料由于其毒性较低,在以绿色环保材料为研究重心的今天具有更优异而广泛的应用前景。对于半导体材料及器件来说,无论是在照明领域还是在光伏领域,其电荷载流子的动力学过程对于材料特性以及器件性能都起到决定性的作用。然而,对于以CuInS₂为代表的I-III-VI族纳米材料来说,其深层物理特性还有待深入研究,相关器件中载流子的动力学特性也需要进一步解...

【文章页数】：97 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 半导体纳米晶材料
    1.2 影响半导体纳米晶材料的因素
        1.2.1 半导体纳米晶尺寸
        1.2.2 半导体纳米晶形状
        1.2.3 半导体纳米晶组分
    1.3 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶
    1.4 本文设计思路
第2章 样品制备及实验方法
    2.1 CuInS₂纳米晶样品及其薄膜器件的制备
        2.1.1 基于CuInS₂纳米晶材料前体储存溶液的制备
        2.1.2 基于CuInS₂纳米晶材料体相薄膜的制备
        2.1.3 基于CuInS₂纳米晶材料体相薄膜简易器件的制备
    2.2 材料基本表征
        2.2.1 稳态吸收测试
        2.2.2 X射线衍射分析
        2.2.3 扫描电子显微镜
        2.2.4 X射线光电子能谱
        2.2.5 电化学阻抗谱
    2.3 载流子动力学测试
        2.3.1 瞬态吸收测试
        2.3.2 瞬态光电流测试
        2.3.3 光开关测试
第3章 基于CuInS₂体相纳米晶薄膜光电特性的研究
    3.1 引言
    3.2 实验
        3.2.1 CuInS₂前体溶液的制备
        3.2.2 CuInS₂体相纳米晶薄膜及薄膜器件的制备
    3.3 实验结果和分析
        3.3.1 CuInS₂纳米晶薄膜的基本表征
        3.3.2 CuInS₂体相纳米晶薄膜超快光谱测试
        3.3.3 CuInS₂薄膜器件的载流子动力学测试
    3.4 小结
第4章 基于CuInS₂-Ag混合纳米晶薄膜的光电特性的研究
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 CuInS₂前体溶液的制备
        4.2.2 CuInS₂-Ag混合纳米晶薄膜的制备
    4.3 实验结果与分析
        4.3.1 CuInS₂与CuInS₂-Ag体相纳米晶薄膜的基本表征
        4.3.2 CuInS₂与CuInS₂-Ag体相纳米晶薄膜的载流子动力学测试
        4.3.3 CuInS₂与CuInS₂-Ag体相纳米晶薄膜的超快光谱测试
    4.4 小结
第5章 基于Mn掺杂CuIn₂S₄ 体相纳米晶薄膜光电特性的研究
    5.1 引言
    5.2 实验
        5.2.1 Mn-CuIn₂S₄ 前体溶液的制备
        5.2.2 Mn-CuIn₂S₄ 体相纳米晶薄膜及光开关器件的制备
    5.3 实验结果及分析
        5.3.1 Mn-CuIn₂S₄ 体相纳米晶薄膜的基本表征
        5.3.2 Mn-CuIn₂S₄ 体相纳米晶薄膜的超快光谱测试
        5.3.3 Mn-CuIn₂S₄ 光开关器件载流子动力学的测试
    5.4 小结
第6章 结论
参考文献
作者简介及攻读学位期间取得的科研成果
致谢



本文编号：3942095