一维轴向平面异质结纳米材料介绍

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：图4.19使用CdS-Cu2S制备出的核/壳结构一维轴向平面异质结纳米线光伏设备的组装与表征最近几年，共轭高分子导电材料由于电子亲和力与它独特的电子体系而具有本质的“内在”宽带差距，可以作为有机半导体材料。图4.20为用于光伏器件的轴向P-i-N异质结纳米线及其光电测试曲线。图4.21为PPy/Cds P-N结纳米线的表征与光响应性能测试。

一维纳米结构材料的研究是材料科学中最重要的研究领域之一。有机/无机杂化异质结纳米材料因其可通过有效地实现有机和无机材料的协同作用，从而获得各单组分材料所不具备的优异性能而成为当今化学、物理和材料科学等领域的研究热点。由于各方面的优越性能，氧化镉（CdS）成为在多方面有较大应用前景的半导体材料之一，随着相关领域的深入研究，与CdS相关的研究也越来越广泛，图4.19所示为使用CdS-Cu2S制备出的核/壳结构的一维轴向平面异质结纳米线光伏设备的组装与表征，它在太阳能电池材料方面表现出较为优异的性能。

图4.19　使用CdS-Cu2S制备出的核/壳结构一维轴向平面异质结纳米线光伏设备的组装与表征

最近几年，共轭高分子导电材料由于电子亲和力与它独特的ð电子体系而具有本质的“内在”宽带差距，可以作为有机半导体材料。使用有机P型半导体材料和无机N型半导体材料CdS制备出的杂化纳米材料可以在分子电子学和纳米器件领域发挥重要的作用。有机和无机半导体异质结纳米材料的主要优势在于异质结表面的增加提高了有机无机材料之间的接触面积，使两种材料之间的电子传递更为顺畅，而这种效率的提高来自有机和无机两种半导体材料界面之间的相互作用形成的小而精的纳米结构。异质结材料可能会产生单组分材料不具备的新性质，或者在某些物理化学性质方面提高明显，使它可以作为某些纳米器件制造过程中的关键部位材料使用。图4.20为用于光伏器件的轴向P-i-N异质结纳米线及其光电测试曲线。图4.21为PPy/Cds P-N结纳米线的表征与光响应性能测试。

图4.20　用于光伏器件的轴向P-i-N异质结纳米线及其光电测试曲线

图4.21　PPy/Cds P-N结纳米线的表征与光响应性能测试

（a）PPy/Cds P-N结纳米线阵列的SEM图像；（b）单根PPy/Cds P-N结纳米线的SEM图像；（c）PPy/Cds P-N结纳米线的元素分析面扫照片；（d），（e）PPy/Cds P-N结纳米线的激光共聚焦图像；（f）单根PPy/Cds纳米线光控整流性能曲线

至今，大多数工作仍然集中在如何制备像纳米线、纳米棒、纳米管和纳米薄膜等单独组分的纳米聚集体，但是控制生长出具有良好形貌和统一尺寸的通过无机和有机分子之间组成的一维轴向平面P-N结纳米线阵列，在纳米科学和技术领域仍然是一个重大和长期的挑战。

本节介绍了一种一维有机/无机轴向平面异质结半导体杂化纳米线阵列生长的机理，同样，由于拥有多个芳香环的杂环BPB形成的导电聚合物PBPB与CdS的能级差距较大，所以PBPB/CdS异质结纳米线相对于早前研究制备的PPy/CdS异质结纳米线而言，具有更加优异的光控二极管效应。

一维轴向平面异质结纳米材料介绍

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