瞬态表面光伏测试系统的建立及其在功能材料光生电荷性质研究中的应用

论文摘要

本论文建立了一套基于检测表面光电压随时间变化的测试系统-瞬态表面光伏测试系统,并成功地将此系统应用在功能材料（包括:无机纳米多孔薄膜电极、无机单晶半导体及纳米发光材料、有机分子晶体半导体的薄膜、无机外延膜的异质结构）的光电性质研究中。首次利用瞬态表面光伏技术对无机纳米多孔半导体薄膜的表面与界面光电性质及其电子结构进行了研究。为认识染料敏化太阳能电池的工作原理提供了实验事实。测量并分析了具有不同光催化活性的不同晶面的TiO2单晶和具有不同发光颜色的ZnS:Cu2+的瞬态光伏,从一个新的角度认识了影响光催化剂催化活性的因素和发光材料的发光机理。首次利用瞬态表面光伏技术对有机分子晶体半导体薄膜的表面与界面光电性质及其电子结构进行了研究。首次利用瞬态表面光伏技术研究了GaN/GaAlN异质结构中的二维电子气对光生电荷传输性质的影响。为设计高性能的光电器件提供了理论依据。

论文目录

• 第一章 前言
• 1.1 光生电荷性质的研究
• 1.1.1 化学太阳能电池中的光生电荷性质研究
• 1.1.1.1 染料敏化太阳能电池中的光生电荷性质研究
• 1.1.1.2 量子点太阳能电池（Quantum Dot Solar Cell）中的光生电荷性质研究
• 1.1.2 有机分子半导体中的光生电荷性质研究
• 1.1.2.1 有机半导体中光生电荷产生的基本过程
• 1.1.2.2 有机半导体中光生电荷产生机理
• 1.1.2.3 光生半导体在有机半导体中的传输机理
• 1.2 光生电荷性质的研究方法
• 1.2.1 光谱电化学法
• 1.2.2 光电导（光电流）方法
• 1.2.3 表面光电压技术
• 1.2.4 微区扫描技术
• 1.2.4.1 扫描Kelvin 探针技术
• 1.2.4.2 Kelvin 探针力显微镜（Kelvin Probe Force Microscopy）
• 1.2.4.3 近场扫描光学显微镜（Near-field Scanning Optical Microscope,NSOM）
• 1.3 本文立题思想及主要内容
• 参考文献
• 第二章 表面光伏的原理及瞬态表面光伏测试系统的建立
• 2.1 瞬态表面光伏测试系统建立的意义
• 2.2 基本概念及原理
• 2.2.1 表面光伏的产生
• 2.2.2 Dember 光伏与扩散光伏
• 2.2.3 光伏与入射光强的关系
• 2.3 瞬态光电压的发展及实验方法
• 2.3.1 瞬态光伏研究进展
• 2.3.2 瞬态表面光伏实验方法的选择
• 2.3.3 瞬态表面光伏实验装置
• 2.3.4 瞬态表面光伏测试系统等效电路
• 参考文献
• 2薄膜及表面修饰的纳米TiO₂薄膜的光电性质研究'>第三章 纳米TiO₂薄膜及表面修饰的纳米TiO₂薄膜的光电性质研究
• 2薄膜电极中光生电荷传输机理研究'>3.1 纳米TiO₂薄膜电极中光生电荷传输机理研究
• 3.1.1 实验部分
• 2合成和TiO₂ 薄膜电极制备'>3.1.1.1 TiO₂合成和TiO₂薄膜电极制备
• 3.1.1.2 样品测试
• 2 薄膜电极的XRD 和SEM 表征'>3.1.2 纳米TiO₂ 薄膜电极的XRD 和SEM 表征
• 2 薄膜电极的瞬态表面光伏研究'>3.1.3 纳米TiO₂薄膜电极的瞬态表面光伏研究
• 3.1.4 小结
• 2薄膜电极的光电性质研究'>3.2 表面修饰联吡啶钌（N3）的纳米TiO₂薄膜电极的光电性质研究
• 3.2.1 实验部分
• 2 薄膜的表面光电压谱研究与表面电势研究'>3.2.2 N3 染料敏化的TiO₂薄膜的表面光电压谱研究与表面电势研究
• 2 薄膜的瞬态光伏研究'>3.2.3 N3 染料敏化的TiO₂薄膜的瞬态光伏研究
• 3.2.4 小结
• 3.3 本章结论
• 参考文献
• 2 单晶的光电性质研究'>第四章 不同晶面的TiO₂单晶的光电性质研究
• 2单晶表面性质及各晶面结构'>4.1 TiO₂单晶表面性质及各晶面结构
• 2单晶的吸收谱和光照前后CPD 研究'>4.2 三种晶面的TiO₂单晶的吸收谱和光照前后CPD 研究
• 2单晶的瞬态表面光伏研究'>4.3 三种晶面的TiO₂单晶的瞬态表面光伏研究
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 2+的光生电荷性质研究'>第五章 利用瞬态表面光伏技术对ZnS:Cu²⁺的光生电荷性质研究
• 5.1 实验方法
• 5.1.1 实验试剂和仪器
• 2+纳米晶的合成'>5.1.2 ZnS:Cu²⁺纳米晶的合成
• 2+纳米晶的结构表征'>5.2 ZnS:Cu²⁺纳米晶的结构表征
• 2+纳米晶的光电压研究'>5.3 ZnS:Cu²⁺纳米晶的光电压研究
• 5.4 本章结论
• 参考文献
• 第六章 有机半导体材料的光电性质研究
• 16的光电性质研究'>6.1 CuPc 与CuPcF₁₆的光电性质研究
• 6.1.1 实验方法
• 16 的吸收谱及表面光电压谱研究'>6.1.2 CuPc 与CuPcF₁₆的吸收谱及表面光电压谱研究
• 16 瞬态光伏研究'>6.1.3 CuPc 与CuPcF₁₆瞬态光伏研究
• 6.1.4 小结
• 6.2 双甲基亚胺苝（Me-PTCDI）薄膜的光电性质研究
• 6.2.1 实验部分
• 6.2.2 双甲基亚胺苝薄膜的吸收谱和表面光电压谱研究
• 6.2.3 双甲基亚胺苝薄膜的瞬态光电压研究
• 6.2.4 双甲基亚胺苝薄膜能带结构的建立
• 6.2.5 小结
• 6.3 本章总结
• 参考文献
• 第七章 GaN 及GaN/AlGaN 异质结构的表面、界面与相关光电性质的研究
• 7.1 n-GaN 的光电性质的研究
• 7.1.1 实验方法
• 7.1.2 n-GaN 的吸收光谱和表面光电压谱
• 7.1.3 n-GaN 瞬态伏
• 0.35Ga_0.65N/GaN 异质结构的界面和相关光电性质研究'>7.2 n-Al_0.35Ga_0.65N/GaN 异质结构的界面和相关光电性质研究
• 7.2.1 实验部分
• 0.35Ga_0.65N/GaN 异质结构的 Uv-Vis 吸收谱和表面光电压谱研究'>7.2.2 n-Al_0.35Ga_0.65N/GaN 异质结构的 Uv-Vis 吸收谱和表面光电压谱研究
• 0.35Ga_0.65N/GaN 异质结构的瞬态光伏研究'>7.2.3 n-Al_0.35Ga_0.65N/GaN 异质结构的瞬态光伏研究
• 7.3 本章结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 中文摘要
• 英文摘要