多级Ag/Bi/氮空位g-C_(3)N_(4)/Ti_(3)C_(2)T_(x)肖特基结的构筑及其全光谱催化性能

采用原位溶剂热反应制备多级Ag/Bi/Nv-g-C_(3)N_(4)(氮空位-g-C_(3)N_(4))/Ti_(3)C_(2)T_(x)肖特基结,并对其物相组成和晶体结构、微观形貌和孔结构、表面元素组成和化学态、光学和光电化学性质进行了表征。由于Ag、Bi和Ti_(3)C_(2)T_(x)协同的表面等离激元共振效应,Ag/Bi/Nv-g-C_(3)N_(4)/Ti_(3)C_(2)T_(x)表现出全光谱吸收特性。由载流子浓度差驱动的界面极化电荷转移诱导形成的肖特基结,显著提高了光生载流子(包括热电子和热空穴)的分离效率和利用率。因此,与Nv-g-C_(3)N_(4)、Ti_(3)C_(2)T_(x)、Ag/Nv-g-C_(3)N_(4)、Bi/Nv-g-C_(3)N_(4)和Ag/Bi/Nv-g-C_(3)N_(4)相比,Ag/Bi/Nv-g-C_(3)N_(4)/Ti_(3)C_(2)T_(x)表现出显著增强的全光谱催化活性,其在可见光和近红外光照射下光催化降解四环素的反应速率常数分别为0.033和0.0086 min^(-1),为对比样品的10~2.1倍和8.6~1.8倍。

TiO_(2)-x@C/MoO_(2)肖特基结:合理设计及高效电荷分离提升光催化性能

氢能具有143 MJ/kg的高能量密度,光催化技术可以利用太阳能实现水分解制氢,被认为是缓解能源危机和环境污染的理想途径之一.自1972年TiO_(2)被发现具有光电催化性能以来,研究者致力于通过多种策略提升TiO_(2)的光催化活性.然而,其进一步应用仍然受到光响应差和光生载流子重组等问题的制约.负载助催化剂可以促进电子空穴的分离,降低产氢的过电位,是构建高效光催化体系的有效策略.电子从助催化剂向TiO_(2)半导体的反向流动可降低电荷分离效率;此外,在多组分体系中,不同组分之间的界面电荷转移阻力制约光催化性能的进一步提升.因此,同时实现可见光吸收、组分间强界面耦合和抑制电子回流是构筑高效TiO_(2)光催化剂的关键.本文开发了一种简单的一步原位相变调节策略,构筑了一种新颖的TiO_(2)-x@C/MoO_(2)肖特基结用于光催化水分解制氢,并采用X射线衍射、扫描/透射电镜、拉曼光谱、电子顺磁共振、X射线光电子能谱和时间分辨光致发光曲线对催化剂进行了表征.结果表明,该肖特基结具有以下优点:(1)丰富的氧空位.还原性气氛使得TiO_(2)-x中产生丰富的氧空位,氧空位的存在明显的降低了TiO_(2)-x的带隙并引入缺陷能级,从而提高了可见光吸收能力.(2)强键合碳层.柠檬酸原位相变产生的碳包覆在TiO_(2)-x表面,在TiO_(2)-x及MoO_(2)之间形成强化学键合,不仅可以作为电荷传输的快速通道提高层间电荷传递效率,还可以保护氧空位不被氧化从而提高肖特基结的稳定性.(3)肖特基结异质结构中产生的肖特基势垒可以有效地抑制电子从MoO_(2)向TiO_(2)-x的反向转移,从而抑制电子和空穴的复合,提升光生电子的利用率.(4)助催化剂效应.金属性MoO_(2)充当助催化剂,极大地降低了H2生成过程所需的吉布斯自由能,提升了热力学产氢性能.得益于上述效应的协同作用,TiO_(2)-x@C/MoO_(2)催化剂的光催化析氢速率显著提高,达到506μmolg^(-1)h^(-1),分别比TiO_(2)-x和TiO_(2)-x@C大125.5倍和15.8倍.同时,由于表面碳层的保护作用,该催化剂在循环使用27 h后产氢速率无明显变化,表现出较好的稳定性.此外,光催化四环素降解及Cr(Ⅵ)还原实验进一步证实了该肖特基结中光生电荷的有效分离.综上,本文设计思路和合成策略为构筑强耦合肖特基结光催化剂提供一定的参考.

Ag/LaFeO_(3)肖特基结催化材料的制备及其光催化性能研究

采用溶胶凝胶法合成LaFeO_(3)纳米颗粒,并通过光还原将Ag纳米颗粒沉积在LaFeO_(3)表面。利用X射线衍射分析对LaFeO_(3)、Ag/LaFeO_(3)纳米颗粒的成分和晶体结构进行分析;利用扫描电子显微镜对复合材料的形貌进行分析,并通过能谱分析对复合材料的元素组成及分布进行表征。以亚甲基蓝(MB)模拟有机物污染废水,测得LaFeO_(3)对MB的光催化降解率在90 min时可达到55.13%,Ag/LaFeO_(3)对MB的光催化降解率在90 min时可达到94.21%。研究结果表明:Ag纳米粒子的加入大大提高了催化剂的光催化性能,同时为水污染治理光催化剂的设计提供了一种可供选择的新方法。

基于C_(14)H_(31)O_(3)P-Ti_(3)C_(2)/Au肖特基结的自驱动近红外探测器

Ti_(3)C_(2)Tx作为新型二维过渡金属碳化物/氮化物(MXene)中的一类,具有丰富的表面官能团(—OH,—F和—O等),并能够通过进一步的表面功能化调控表现出半导体特性.目前将Ti3C2Tx半导体性质应用在红外光电探测器中的研究还很少.本文研制了一种基于C_(14)H_(31)O_(3)P-Ti_(3)C_(2)/Au肖特基结的自驱动近红外光电探测器.通过膦酸基团与Ti3C2Tx表面羟基的缩合反应,制备了改性的C_(14)H_(31)O_(3)P-Ti_(3)C_(2)二维纳米半导体;并采用滴涂法构建了C14H31O3P-Ti3C2/Au肖特基结光电探测器.该器件在近红外波段(808—1342 nm)显示出良好的检测性能和循环稳定性,1064 nm近红外光照射下最高响应度为0.28 A/W,比探测率为4.3×10^(7)Jones,经10次I-t循环后器件性能保持稳定.由于C_(14)H_(31)O_(3)P-Ti_(3)C_(2)/Au肖特基结光电探测器具备自驱动特性和简单的制备工艺,因此在弱光信号检测方面表现出良好的应用潜力,例如在天文学和生物医学领域.这为基于MXene的近红外探测器的设计和研制提供了新思路.

Ag NPs/H-WO_(3)肖特基结衬底的SERS光谱研究

基于半导体的表面增强拉曼光谱(SERS)衬底由于高均匀性和稳定性在分子痕量检测中引起了广泛的关注,而高效的光诱导电子转移是进一步提高SERS灵敏度的关键。本工作制备了银纳米粒子/三氧化钨空心球(Ag NPs/H-WO_(3))肖特基结,并将其作为SERS电子转移衬底。采用532 nm激光作为激发源,亚甲基蓝分子(MB)作为拉曼探针分子,对衬底的SERS性能进行了评价。Ag NPs/H-WO_(3)异质结构优异的SERS性能是由于等离子体Ag NPs的电磁效应和Ag NPs/H-WO_(3)肖特基结与检测分子之间有效的电子转移过程的耦合作用。

CoS_(2)/TCN肖特基结的构筑及其光催化还原CO_(2)性能

以三聚氰胺为主要原料,通过水热结合热聚合的方法制备了g-C_(3)N_(4)微米管(TCN),并以TCN作为基体材料,将二硫化钴负载在TCN管状表面构筑CoS_(2)/TCN肖特基结。通过XRD、SEM、TEM、FLS以及光电化学工作站对所得样品进行了表征,并在无牺牲剂条件下,采用光催化活性评价系统考察了CoS_(2)/TCN肖特基结的光催化还原CO_(2)性能。结果表明,CoS_(2)在TCN管状表面均匀分布,CoS_(2)的引入增强了TCN对可见光的利用。由于CoS_(2)费米能级电位低于TCN的费米能级电位,在基态下异质结界面附近电子由TCN向CoS_(2)发生转移,使界面处费米能级达到平衡。此外,异质界面处的空间电势差有利于CoS_(2)通过肖特基结快速提取TCN产生的光生电子,促进光生电荷分离。在350~780 nm光照下,试样2CSTCN的CO产率达到16.04μmol/(g·h),与Pt/TCN产率(16.70μmol/(g·h))相近,是TCN的5.14倍。

GaAs MESFET正向肖特基结电压温度特性的研究

本文对ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ正向肖特基结电压Ｖｇｓｆ随温度的变化特性进行了测量与分。析，得到了在较宽的温度范围内恒定电流下的Ｖｇｓｆ随温度的变化有很好的线性关系，并发现其温度系数α＝ｄＶｇｓｆ／ｄＴ与测试电流有关，随着Ｉ的增大｜α｜减少．经过对试验点的拟合发现，ｋＴ与Ｉ的变化满足指数关系，且Ｖｇｓｆ随温度的变化曲线在不同的测试电流下具有聚焦特性，即在绝对零度时，不同电流下的Ｖｇｓｆ具有相同的值．据此，我们得到了新的肖特基结电流电压关系式，很好地解释了Ｖｇｓｆ－Ｔ曲线与测试电流的关系及其不同测试电流下的聚焦特性．

氮化镓肖特基结紫外探测器的异常特性测量

测量了GaN肖特基结紫外探测器在有、无光照下的I-V异常特性.分别用362nm和368nm光束对有源区进行横向扫描,得到了光照不同部位时探测器在无偏压、2V反向偏压下的电流.紫外光照到肖特基结压焊电极附近及透明电极边沿附近区域时,探测器在反向偏压下有较大增益,空间响应均匀性变差,在禁带内有两个增益响应峰波长--364nm和368nm.探测器在810nm光照射下,反向偏压下的光响应增益、持续光电导存在光淬灭现象.探测器紫外光照完后,俘获中心及表面陷阱所俘获的部分电荷在高反向偏置电压下老化可以通过隧穿或发射效应释放出来,经过高反向偏置电压老化完后的探测器在同一低反向偏置电压下暗电流比老化前的要小.测量结果为GaN器件的研制提供了参考数据.

大束流离子注入形成CoSi_2/Si肖特基结电学特性

文中研究了使用大束流金属离子注入形成的CoSi2/Si肖特基结的特性。肖特基结由离子注入和快速热退火两步工艺形成。Co离子注入剂量为3×1017ion/cm2,注入电压25kV。快速热退火温度为850°C,时间为1min。应用I-V和C-V测量进行参数提取。I-V分析得到势垒高度约为0.64eV,理想因子为1.11,C-V分析得到势垒为0.72eV。最后依据实验结果对工艺提出了改进意见。

快速热退火对Co/Si_(0.85)Ge_(0.15)肖特基结电学特性的影响

用离子束溅射技术分别在SiO2和单晶Si衬底上沉积了Si1-xGex和Co薄膜。在不同温度下,对Co/Si1-xGex肖特基结进行快速热退火处理(RTA),对处理后的样品进行了表面形貌和电学测量。发现退火温度升高,样品表面粗糙度变大,理想因子也变大,但对肖特基势垒高度(SBH)的影响很小。分析认为,随着退火温度的升高,金属/半导体界面缺陷态密度的增加是造成理想因子变大的主要原因。界面态对费米能级的"钉扎"以及固相反应生成锗硅化钴与Co的功函数大致相同,是SBH基本不随温度变化的主要因素。

快热退火对Co/n-Poly-SiGe肖特基结I-V-T特性的影响

采用射频磁控溅射法在n-Si(100)衬底上沉积Si1-xGex薄膜,俄歇电子谱(AES)测定Si1-xGex薄膜的Ge含量约为17%。对薄膜进行高温磷扩散掺杂,制得n-poly-Si0.83Ge0.17。在n-poly-Si0.83Ge0.17薄膜上溅射一层Co膜,制成Co/n-poly-Si0.83Ge0.17/n-Si肖特基结样品。在300～600℃范围内,对样品做快热退火。对不同退火温度下的样品做I-V-T测试。研究发现,测试温度升高,不同退火温度样品的肖特基势垒高度(SBH)的差别变小,500℃退火的样品,表观SBH最小。总体上,SBH随测试温度的升高而变大,理想因子的变化趋势则与之相反。基于SBH的不均匀分布建模,对实验结果给出了较为合理的解释。

PEDOT∶PSS/TiO2纳米管肖特基结的制备及紫外探测性能

利用电化学阳极氧化方法制备了高度有序的TiO2纳米管阵列,采用旋涂方法在纳米管表面制作一层聚（3,4-亚乙二氧基噻吩）∶聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT∶PSS）薄膜构建PEDOT∶PSS/TiO2纳米管肖特基结并研究了其紫外探测性能。通过扫描电子显微镜（SEM）对TiO2纳米管和PEDOT∶PSS进行表面微观形貌表征。通过测试不同光照强度、不同偏压下的电压-电流和电流-时间曲线研究PEDOT∶PSS/TiO2纳米管肖特基结在紫外光（UV）下的光电探测性能。由于TiO2纳米管较高的比表面积和PEDOT∶PSS较高的透射率,PEDOT∶PSS/TiO2纳米管肖特基结具有优良的紫外光电探测性能。实验发现,在1 V偏压和光照强度为2. 14 m W/cm2的375 nm紫外光照射下,PEDOT∶PSS/TiO2纳米管肖特基结的光电流可达973. 5μA,响应度为2. 23 A/W,外量子效率高达736. 5%。实验结果表明PEDOT∶PSS/TiO2纳米管肖特基结的紫外探测结构性能良好。

Au-GaN肖特基结的伏安特性

在 MBE和 MOCVD两种方法制备的 n- Ga N材料上制作了 Au- Ga N肖特基结 ,测定了肖特基结的室温 I- V特性 .分析表明 :Ga

石墨烯/CdTe肖特基结柔性薄膜太阳能电池研究

利用Matlab仿真模拟了石墨烯/P-CdTe肖特基结太阳能电池的光电特性。结果表明,电池的短路电流密度Jsc为23.9×10–3A/cm2、开路电压Voc为0.64 V、填充因子FF为79.0,转换效率η高达12%。与传统的氧化铟锡(ITO)电极比较,石墨烯柔韧性好,同时具备高透光和高导电的特性,可替代ITO作为新型电极材料来制备柔性薄膜太阳能电池。

石墨烯/n-Si肖特基结太阳能电池的性能限制因素及效率提升方法

石墨烯是一种新型的零带隙、半金属材料,具有高透光率,良好的电导率,高稳定性及力学性能,可替代传统的ITO用于制备新一代石墨烯/n-Si肖特基结太阳能电池。详细表述了目前石墨烯/n-Si肖特基结太阳能电池的研究进展,重点总结分析了影响石墨烯/n-Si肖特基结太阳能电池性能的原因及相关的优化方法,为将来进一步对石墨烯/n-Si肖特基结太阳能电池的研究与应用提供借鉴。

一种ZnO单晶肖特基结X射线探测器及其特性研究

针对传统的硅基辐射探测器在极端环境应用中表现出抗辐照和耐高温能力差的问题,提出并实现了一种采用ZnO单晶制备的肖特基结X射线探测器,并对其各项电学特性进行了测试分析。利用磁控溅射法在ZnO单晶的两面分别制备了Au电极和Al电极;在400℃下退火使得Au-ZnO形成肖特基接触,Al-ZnO形成欧姆接触。常温暗场条件下电流特性测试结果表明:器件的反向电流与温度的倒数成指数关系;在-10 V反向偏置电压下的器件电流为15μA,10 V正向偏置电压下的电流为100μA;在偏置电压为-10 V时测量器件对X射线的响应,发现响应电流随射线电子束流的增加而增加;当加速电压为30 keV、入射X射线电子束流在1~10μA范围内时器件有较高的能量分辨率;在偏置电压为-10 V条件下对器件施加以周期性光照时,器件上升时间和下降时间分别为0.04 s和3.59 s,响应速度快且重复性好。该研究结果表明,基于ZnO单晶的Au/ZnO/Al结构的肖特基结探测器件在X射线探测领域具有较好的应用前景。

背入射Au／TiO2／Au肖特基结紫外探测器

TiO2作为一种宽禁带（3．0～3．2eV）半导体材料，由于具有优异的物理化学特性和独特的光电特性，在许多领域都展现出广泛的应用前景．

石墨烯/硅肖特基结太阳能电池的研究进展

太阳能电池利用光伏效应直接将光能转变成电能,能有效地解决未来能源危机和环境污染,符合可持续发展的理念。传统的硅基太阳能电池存在需要高温过程,工艺复杂,发电成本无法与火电和水电相抗衡等问题。针对上述问题,近年来研究人员开发了诸多新型太阳能电池以降低制造成本,其中采用石墨烯作为透明电极的石墨烯/硅肖特基结太阳能电池被认为是新一代低成本、高效率的太阳能电池。然而,石墨烯功函数较低、方阻较高,载流子沿界面复合严重,并且平面硅反射率较高,导致石墨烯/硅肖特基结太阳能电池的效率远低于传统硅基太阳能电池。因此,近年来,主要研究重点在石墨烯掺杂改性、抑制界面处的载流子复合和降低器件的反射率等方面。目前,石墨烯/硅肖特基结太阳能电池的光电转换效率(PCE)已由1.65%提升到16.61%。目前,成功应用于提升器件性能的石墨烯掺杂剂主要有HNO_(3)、金属纳米粒子和双(三氟甲磺酰基)酰胺(TFSA)等。其中,HNO3应用最为广泛,但其稳定性较差,采用金属纳米粒子等物理掺杂可以同时提升器件的PCE和稳定性。在石墨烯和硅之间引入Al_(2)O_(3)、MoS_(2)、量子点等界面层和表面钝化,可以有效地减少硅表面的悬空键,抑制载流子复合,从而提高器件的性能。此外,研究人员通过在石墨烯表面引入TiO_(2)、PMMA、MgF_(2)/ZnS等减反射膜,或在硅表面引入纳米线、多孔硅等微结构,来降低器件的反射率,提高其对光的利用率。本文总结了近年来石墨烯/硅太阳能电池的研究进展,简要介绍了器件的结构和原理,重点介绍了石墨烯掺杂、石墨烯层数选择、硅的纳米或微米结构、减反射膜和界面优化等手段,分析了目前石墨烯/硅肖特基结太阳能电池商业化所面临的问题并对其提出展望,以期为制备效率高和稳定性强的新型石墨烯/硅肖特基结太阳能电池提供一定参考。

石墨烯-硅肖特基结太阳电池的仿真研究

石墨烯-硅肖特基结太阳电池的开路电压、短路电流密度较低,其主要是受到本征石墨烯较小的功函数及较大的薄膜电阻的影响。针对这些问题,该文基于实验报道的石墨烯和晶硅电学参数,利用AFORS-HET软件对石墨烯-硅肖特基结太阳电池进行仿真模拟。模拟结果表明,石墨烯层中的受主浓度、功函数、及禁带宽度的增加都能提高开路电压。而晶硅层施主浓度的提升则会使开路电压下降,随着晶硅施主浓度的增加,开路电压从494.1 mV下降到386.6 mV。最后对晶硅及石墨烯层的厚度优化,电池效率达到11.92%,为目前报道此种结构电池的模拟最高值。

基于金/硅纳米线阵列肖特基结的自驱动式的可见-近红外光探测器性能研究

本文成功构筑了金/硅纳米线(Au/SiNWs)阵列自驱动式可见-近红外光探测器。探测器在暗态时表现出良好的二极管整流特性,在±1V偏压下,整流比达584。在可见-近红外光照下,光探测器具有明显的光生伏特效应。光探测性能研究表明:当无外加偏压时,探测器对波长为405nm、532nm和1064nm的光源具有较高的响应率,并且响应快速、信号稳定,重现性良好;当给器件施加一个很小的正偏压时,通过暗态和照光的切换,探测器可使外电路中的电流快速地正负交替变化,从而实现一种快速、有效的二进制光响应。自驱动式Au/SiNWs阵列光探测器显示了高灵敏、快速、宽光谱响应特性,具有巨大的应用前景。