半导体CdS1-xSex纳米材料的制备及其光吸收性能研究

论文摘要

本文主要研究固溶体半导体CdS1-xSex纳米材料的制备及其光吸收性能。首先用溶剂热的方法，使用二氯化镉（CdCl2·2.5H2O）、硫粉（S）、硒粉（Se）为原料，用乙二胺作溶剂，在180℃的温和条件下，加热12小时，通过改变原料中硫、硒的组分，合成了固溶体半导体CdS1-xSex（0≤x≤1），产物用XRD来分析表征，并运用产物的X光电子能谱（XPS）确定产物各元素的组分，发现产物的组分和最初试剂的组分相一致。通过产物的TEM图和选区电子衍射图SAED，确定产物的形貌、尺寸，并通过产物的选区衍射图SAED，进一步确定产物的晶体结构。通过测得产物的XRD图，计算出不同组分的晶格常数a、c，研究a、c与x的关系，晶格常数a从CdS的0.41287nm变化到CdSe的0.42944nm，晶格常数c从CdS的0.66830nm变化到CdSe的0.70024nm，变化规律遵从Vegard定律。通过离心粒径选择，得到粒径均匀产物，测出产物的紫外-可见吸收谱线，考察纳米量级的紫外-可见吸收谱线的蓝移现象，并通过紫外-可见吸收谱线，计算出各组分产物的能带带隙，研究能带带隙与组分x之间关系，随着组分x的增大，产物能带隙减小，从CdS的2.56 eV变化到CdSe的1.76eV，结果表明通过控制固溶体半导体中的组分，能够实现对半导体能带隙的调制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 本文的主要研究工作
• 2 半导体材料的发展与分类
• 2.1 半导体材料的发展
• 2.2 半导体材料的分类
• 2.2.1 元素半导体
• 2.2.2 二元化合物半导体
• 2.2.3 氧化物半导体
• 2.2.4 固溶体半导体
• 3 纳米材料与半导体纳米材料
• 3.1 纳米材料概述
• 3.2 纳米材料的特殊效应
• 3.2.1 量子尺寸效应
• 3.2.2 小尺寸效应
• 3.2.3 表面效应
• 3.2.4 宏观量子隧道效应
• 3.3 纳米材料的特殊性质
• 3.3.1 光学性能
• 3.3.2 热学性能
• 3.3.3 电学性能
• 3.3.4 磁学性能
• 3.3.5 力学性能
• 3.3.6 化学特性
• 3.4 纳米材料的制备方法
• 3.4.1 气相法
• 3.4.2 液相法
• 3.4.3 固相法
• 3.5 纳米材料的分析表征技术
• 3.5.1 X射线衍射分析术
• 3.5.2 透射电子显微镜（TEM）术和电子衍射图（SAED）
• 3.5.3 X射线光电子能谱分析（XPS）
• 3.5.4 紫外-可见吸收光谱法
• 3.6 半导体纳米材料
• 1-xSe_x纳米材料的制备'>4 半导体CdS_1-xSe_x纳米材料的制备
• 1-xSe_x纳米材料制备的实验过程'>4.1 半导体CdS_1-xSe_x纳米材料制备的实验过程
• 4.1.1 试剂与仪器
• 4.1.2 制备过程
• 1-xSe_x纳米材料的外观特征'>4.2 半导体CdS_1-xSe_x纳米材料的外观特征
• 1-xSe_x纳米材料的XRD表征'>4.3 半导体CdS_1-xSe_x纳米材料的XRD表征
• 4.3.1 CdS的XRD表征
• 4.3.2 CdSe的XRD表征
• 1-xSe_x的XRD表征'>4.3.3 CdS_1-xSe_x的XRD表征
• 4.4 产物的X光电子能谱（XPS）分析
• 1-xSe_x的透射电镜显微照片（TEM）和选区衍射图（SAED）'>4.5 半导体固溶体CdS_1-xSe_x的透射电镜显微照片（TEM）和选区衍射图（SAED）
• 4.6 反应过程机理分析
• 4.7 小结
• 1-xSe_x纳米材料的晶格常数、带隙与组分x之间的关系'>5 CdS_1-xSe_x纳米材料的晶格常数、带隙与组分x之间的关系
• 5.1 晶格常数的确定
• 5.2 晶格常数与组分之间的关系
• 5.3 紫外-可见吸收光谱的测量与分析
• 5.3.1 紫外-可见吸收光谱的测量
• 5.3.2 CdS的吸收光谱
• 5.3.3 CdSe的紫外-可见吸收光谱
• 1-xSe_x纳米材料的紫外-可见吸收光谱'>5.3.4 CdS_1-xSe_x纳米材料的紫外-可见吸收光谱
• 5.4 小结
• 6 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录:
• 在职攻读硕士期间发表的论文: