半导体CdS_xSe_(1-x)纳米晶光电性能的研究

【摘要】本文从合成、理论计算和构建器件三方面探究了半导体CdSxSe1-x纳米晶的光电性能。采用化学胶体合成法制备了CdSxSe1-x纳米晶，探讨了尺寸和掺杂对CdSxSe1-x纳米晶物理性能的影响，利用配体交换法对化学胶体合成法制备的CdSxSe1-x纳米晶进行水溶性修饰，使CdSxSe1-x纳米晶均匀的分散在水溶液中。利用基于第一性原理方法的CASTEP软件，计算了CdSe的晶体结构和电子结构及不同含量的S对CdSe体系性质的影响，计算结果与实验结果相符。采用连续离子吸附法及微纳米加工技术构建了基于CdS纳米晶的光电探测单元,探究了CdS纳米晶的电学性能和光电性能。1.采用化学胶体合成法制备的半导体CdSxSe1-x纳米晶为立方闪锌矿相，尺寸均一、荧光性强、结晶性良好。CdS纳米晶的紫外吸收峰为435nm，随着S含量的减少Se含量的增加，CdSxSe1-x纳米晶的紫外吸收峰位红移。利用配体交换法对化学胶体合成法制备的CdSxSe1-x纳米晶进行水溶性修饰，将CdSxSe1-x纳米晶表面的长链油酸（OA）配体替换成巯基乙酸（TGA），使CdSxSe1-x纳米晶均匀的分散在水溶液中。修饰后的CdSxSe1-x纳米晶，因荧光淬灭作用致紫外吸收峰强度减弱，且因纳米晶表面缺陷增多产生杂峰。2.利用基于第一性原理方法的CASTEP软件，计算了CdSe的晶体结构和电子结构及不同含量的S对CdSe体系性质的影响。计算结果表明，由S部分或全部取代Se形成CdSxSe1-x三元合金晶体，其晶格常数随着S含量的增加呈线性减小，对晶体所属晶系影像不大，其禁带宽度随着S含量的增加逐渐增加。S的掺入没有很明显的改变态密度的峰位，但对态密度的强度产生了影响。最后，计算了S掺入后体系的差分电荷密度，通过分析，认为S元素的替代使得整个体系的电荷重新分布。3.采用连续离子吸附法及微纳米加工技术构建了基于CdS纳米晶的光电探测单元，分别在室温和低温环境测试了CdS纳米晶的电学性能，并且于室温296K时对比了空气和真空环境中CdS纳米晶的V-I特性曲线，发现真空环境下电流相对前者降低，推断CdS纳米晶为p型半导体。研究了紫外光对CdS纳米晶光电探测单元电传输特性的影响，发现紫外光能够提高CdS纳米晶的电导。在测试过程中发现了CdS纳米晶V-I特性的不对称性，初步解释了其产生原因。
【作者】邢云；
【导师】李培刚；
【作者基本信息】浙江理工大学，应用化学，2014，硕士
【关键词】CdSexS1-xnanocrystals；First-principlesmethod；Successiveioniclayeradsorptionandreaction；photoelectricdetectionunit；

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