半導(dǎo)體納米CdS的制備及其性能研究.pdf

1、CdS作為一種典型的Ⅱ-Ⅵ族寬禁帶直接半導(dǎo)體，室溫下其禁帶寬度為2.42eV，具有優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換特性和發(fā)光性能。隨著尺寸的減小和形貌的變化，CdS納米結(jié)構(gòu)的禁帶寬度會發(fā)生明顯的變化，導(dǎo)致其表現(xiàn)出不同于塊狀材料的、優(yōu)異的光電性能，在發(fā)光二極管、太陽能電池、光電顯示器件等方面具有潛在的應(yīng)用。人們利用各種方法對CdS納米粒子的形貌、粒徑大小和粒徑分布進行控制，可以得到具有不同光電性質(zhì)的材料。本文主要研究工作如下：
　　 介紹了納米材料

2、的分類、特性以及納米材料的合成方法，然后詳細介紹了Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體化合物CdS納米結(jié)構(gòu)的合成、表征及性能的研究現(xiàn)狀。以常用的反應(yīng)活性較大的硫脲作為硫源，醋酸鎘提供鎘源，在水溶液中，采用能量較高的γ射線對其進行輻照，合成出了粒徑在20nm左右的球形CdS納米粒子，TEM表征結(jié)果發(fā)現(xiàn)，樣品局部發(fā)生了一定的團聚現(xiàn)象。進一步采用高分子聚乙烯醇對其表面進行修飾，結(jié)果有效控制了產(chǎn)物的粒徑分布，抑制了團聚現(xiàn)象，修飾了表面缺陷，對產(chǎn)物的光學(xué)性能有一定的改

3、善作用。
　　 選用具有特殊結(jié)構(gòu)的大分子二硫化四甲基秋蘭姆（TMTD）作為硫源，采用水熱法，分別在苯和乙二胺溶液中合成不同晶型不同形貌的CdS納米晶。在苯中得到的是立方相球形納米粒子；而在乙二胺中得到表面光滑粗細均勻的納米線，樣品的紫外吸收和發(fā)光性能的測試結(jié)果表明其具有良好的光學(xué)性能。在介電常數(shù)較大的水溶液中，得到的是形貌不規(guī)則的三角形、四邊形等多邊形，粒徑尺寸大小不一，進一步采用聚合物聚乙二醇PEG作為表面修飾劑，最終控制了其

4、粒徑分布，得到的產(chǎn)物基本為邊長在100nm以內(nèi)的三角形結(jié)構(gòu)。
　　 在沒有任何表面修飾劑和模板存在的條件下，在極性相差較大的水和苯的混合溶液中，合成了具有較好形貌的花狀CdS納米晶。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著反應(yīng)溫度的升高，CdS納米晶的生長過程類似于花朵開放的過程，溫度較低時，是由小粒子聚集形成的花狀，發(fā)育不完善，隨著反應(yīng)溫度的升高，小粒子聚集體在逐漸的展開，最終生長成為具有良好形貌的花狀結(jié)構(gòu)納米晶。該系列研究對晶體生長的理論研究和復(fù)