一维轴向非平面异质结纳米材料探究

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：研究表明，使用有机和无机半导体材料制备的轴向P-N异质结二极管纳米线阵列就能获得两种单组分材料不具备的高效整流能力。图4.34PPy纳米空心球的SEM图像和TEM图像本节选用能级相互匹配的N型半导体材料PbS和P型有机导电高分子材料PPy，结合使用AAO模板技术制备P-N异质结纳米线。与其他类似工作相比，其创新之处在于，通过特定顺序电化学原位聚合的方法成功地合成了一种具有非平面P-N异质结的杂化纳米线。

一维杂化纳米材料由于其独特和引人注目的特性而吸引了很多科研人员的关注。至今，P-N异质结材料由于在现代电子器件中的重要应用，一直是科学家们研究的主要方向之一。一维无机/有机杂化纳米材料通过两种或几种功能化无机以及有机材料的复合产生出一种具有特殊性质的新型无机/有机固体材料，而原无机或者有机单组分材料却不具备这样的性质。研究表明，使用有机和无机半导体材料制备的轴向P-N异质结二极管纳米线阵列就能获得两种单组分材料不具备的高效整流能力。

硫化铅（PbS）是一种重要的窄带宽无机半导体材料，其带宽只有0.41 eV（300 K）并且由于玻尔半径很大（rB=18 nm），因此其具有强大的量子限制效应，从而有很广泛的应用价值，量子效应所产生的独特性能使得PbS可以应用在纳米级电子器件、光伏材料、光电器件、中红外激光器和热电元件等中。此外，由于PbS各方面的优越性能，科学家也一直致力于尺寸形态可控的PbS纳米结构的合成，并在这方面进行了大量的研究工作，得到的PbS的纳米结构包括纳米线、纳米棒、纳米带、纳米粒子、纳米枝状物和纳米晶体等多种纳米结构，不同形态的PbS纳米结构的SEM图像如图4.33所示。

图4.33　不同形态的PbS纳米结构的SEM图像

另外，有机共轭导电高分子由于其优秀的性能同样吸引着众多科学家的目光，并且将其广泛地应用在相关研究领域上，而其中，PPy的研究和应用最为广泛，这是因为其形态多变、容易控制并且制备过程相对简单，PPy纳米空心球的SEM图像和TEM图像如图4.34 所示。

图4.34　PPy纳米空心球的SEM图像和TEM图像

本节选用能级相互匹配的N型半导体材料PbS和P型有机导电高分子材料PPy，结合使用AAO模板技术制备P-N异质结纳米线。与其他类似工作相比，其创新之处在于，通过特定顺序电化学原位聚合的方法成功地合成了一种具有非平面P-N异质结的杂化纳米线。对P-N异质结纳米线的研究已经很深入了，研究表明，这种非平面的P-N异质结纳米线在多方面都体现出了一般P-N异质结纳米线不具备的优秀性能。

一维轴向非平面异质结纳米材料探究

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