Ag纳米颗粒表面等离子体增强的ZnSe纳米带光电器件的性能研究

发布时间：2017-04-09 03:23

  本文关键词：Ag纳米颗粒表面等离子体增强的ZnSe纳米带光电器件的性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：硒化锌(ZnSe)是一种重要的Ⅱ-Ⅵ族宽禁带半导体,禁带宽度Eg=2.7 eV,其在光电探测、光伏以及发光器件方面均具有重要的应用。此外,硅(Si)是目前的支柱材料,但是其在光电子器件方面的研究受限。因此,提高ZnSe和Si异质结的性能具有重要的研究意义。贵金属纳米金属颗粒的局域表面等离子体共振(LSPR)在很多方面引起了注意,可以很好的提高光捕获的能力,这样的特性对于提高纳米结构的光电子器件的性能非常重要,使纳米颗粒在光捕获和吸收方面拥有潜在的优势。本文通过溶液法对ZnSe纳米带进行银(Ag)纳米颗粒的修饰,利用其表面等离子体共振增加ZnSe纳米带对光的吸收,进而实现提升异质结器件的效果,使其更加适合光电器件的制备。具体成果如下：1、以Sb为掺杂源,通过热蒸发方法成功合成了p型ZnSe:Sb纳米带。获得的纳米带为单晶闪锌矿结构,形貌均匀,符合所需的要求。2、通过Lee-Meisel方法成功制备了不同大小的Ag纳米颗粒,分别为39 nm、48 nm和64nm。随着纳米颗粒尺寸的增加,峰值逐渐红移。当不同大小纳米颗粒混合后,相比单一纳米颗粒的峰值红移。3、将Ag纳米颗粒修饰到ZnSe纳米带上,可知LSPR的作用使得纳米带的吸收增强,为光电器件性能的提高打下良好的基础。4、成功制备了ZnSe和Si异质结器件,研究不同器件的光电性能。根据实验结果可知,修饰Ag纳米颗粒后,器件性能明显提高。而且,修饰39+64 nm的器件的性能最好。ZnSe和Si异质结太阳能电池的短路电流密度提高了57.6%,从没修饰Ag纳米颗粒的11.75提高到了18.52 mA/cm~2.另外,异质结的响应度和探测率分别从117.2 mA/cm~2增加到184.8 mA/cm~2,5.86×10~(11) cmHz~(1/2)W~(-1)增加到9.20×10~(11) cmHz~(1/2)W~(-1)。
【关键词】：ZnSe 表面等离子体共振 太阳能电池 光电探测器 光电子器件
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN15;TB383.1
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-16
• 第一章 绪论16-31
• 1.1 引言16
• 1.2 一维半导体纳米材料异质结16-17
• 1.3 纳米太阳能电池17-21
• 1.4 纳米光电探测器21-23
• 1.5 局域表面等离子体共振的原理与应用23-29
• 1.5.1 局域表面等离子体共振的原理23-24
• 1.5.2 金属纳米颗粒的可控合成24-25
• 1.5.3 金属纳米颗粒的LSPR性质25-27
• 1.5.4 金属纳米颗粒的LSPR在光电子器件方面的应用27-29
• 1.6 本课题研究的背景及其意义29-31
• 第二章 ZnSe纳米带和Ag纳米颗粒的合成及其表征31-38
• 2.1 前言31-32
• 2.2 p型ZnSe：Sb纳米带和Ag纳米颗粒的合成32-34
• 2.2.1 p型ZnSe：Sb纳米带的合成32-33
• 2.2.2 Ag纳米颗粒的合成33-34
• 2.3 p型ZnSe：Sb纳米带和Ag纳米颗粒的表征34-37
• 2.3.1 p型ZnSe：Sb纳米带的表征34-36
• 2.3.2 Ag纳米颗粒的表征36-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 基于ZnSe纳米带等离子体增强器件的光电特性38-52
• 3.1 引言38
• 3.2 Ag纳米颗粒和硒化锌纳米带的光学性质38-42
• 3.2.1 Ag纳米颗粒的光学性质38-41
• 3.2.2 ZnSe纳米带的光学性质41-42
• 3.3 ZnSe和Si异质结器件的制备42-45
• 3.4 ZnSe和Si异质结器件的电学特性45-49
• 3.4.1 器件的光伏特性45-47
• 3.4.2 器件的光响应特性47-49
• 3.5 器件的原理解释49-50
• 3.6 本章小结50-52
• 第四章 全文总结52-54
• 参考文献54-58
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况58

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