导读:本文包含了光电半导体材料论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:二维半导体纳米材料,过渡金属二硫化物,黑磷,范德瓦尔斯异质结
光电半导体材料论文文献综述
王根旺,侯超剑,龙昊天,杨立军,王扬[1]（2019）在《二维半导体材料纳米电子器件和光电器件》一文中研究指出近年来,随着各领域对微电子器件集成度及性能要求的不断提高,发展基于二维半导体材料的新型高性能功能性器件成为了突破当前技术瓶颈的重要环节和关键方向。目前,作为新型二维半导体材料的代表,二维过渡金属二硫化物、二维黑磷以及范德瓦尔斯异质结凭借其在电学、热学、机械、光学等方面的优异性能已经成为了发展高性能纳米电子器件和光电器件的最具潜力的材料之一。在本综述中,首先概述了几种用于纳米器件的常见二维材料,分析了材料的结构、性能及其在纳米器件中的应用,其次重点对基于过渡金属二硫化物、黑磷以及由其衍生的范德瓦尔斯异质结的纳米电子器件和光电器件的最新研究进展进行讨论,最后对目前二维半导体纳米器件所面临的挑战以及未来的发展方向进行总结及分析,从而为未来发展高性能功能性纳米器件提供支持。(本文来源于《物理化学学报》期刊2019年12期）
蔡增华[2]（2019）在《新型光电半导体材料的第一性原理计算研究》一文中研究指出传统的光电半导体材料,如Si,CdTe,GaN和Cu(In,Ga)Se_(R2R),在人们日常生活中已有广泛的应用,包括:光伏器件,发光二极管(LED),激光器和探测器等。然而,日益增长的器件性能需求以及传统材料的不足促使科研人员不断研发新型光电半导体材料。在众多的研发方法中,第一性原理计算就是一种有效的研发方法。因此本文利用第一性原理计算方法,沿着设计材料到研究基础特性(包括晶体结构,稳定性,电子结构和光学性质)再到研究缺陷特性(缺陷的形成和作用)的研发思路,对一些新型光电半导体材料进行了系统的研究。本文主体由六章构成。第一章简单介绍了光电半导体材料的发展,包括传统光电半导体材料及其不足,新型光电半导体材料及其优势以及如何从理论上研发新型光电半导体材料。第二章介绍了本文用到的一些研究方法,包括阳离子演化方法,第一性原理计算方法(这两种方法主要用于设计光电半导体材料和研究其基础特性),超胞法以及含时密度泛函理论方法(这两种方法主要用于研究光电半导体材料的缺陷特性)。第叁章,利用阳离子演化的设计方法,沿着GaN→ZnGeN_(R2R)→I-III-Ge_(R2R)N_(R4R)的设计思路,我们设计了一系列新型四元氮族光电半导体I-III-Ge_(R2R)N_(R4R)(I=Cu,Ag,Li,Na,K;III=Al,Ga,In),并研究了它们的基础特性。这些四元氮化物以纤锌矿演化结构为其基态结构。热力学稳定性的分析表明,虽然它们大多数不稳定,但有两个特例:LiAlGe_(R2R)N_(R4R)和LiGaGe_(R2R)N_(R4R),它们可以在没有任何杂相混入的情况下合成。有趣的是,它们与GaN和ZnO晶格匹配,并且它们的带隙是直接的且大于GaN的带隙。它们具有与ZnO一样低的价带顶和与GaN一样高的导带底。我们预测,通过形成GaN/LiAlGe_(R2R)N_(R4R)/LiGaGe_(R2R)N_(R4R)异质结可以实现灵活高效的能带结构调控,这种异质结在紫外光电器件方面具有广阔的应用前景。第四章,同样基于阳离子演化的方法,我们设计并系统研究了一系列具有非传统结构的新型四元硫族光电半导体I_(R2R)-II-SnS_(R4R)(I=Cu,Ag;II=Zn,Cd,Hg,Mg,Ca,Sr,Ba)和Cu_(R2R)-II-SnSe_(R4R)(II=Mg,Ca,Sr,Ba)。通过基本结构单元(BSU),建立了传统与非传统结构的联系。通过对不同结构能量相对稳定性的分析,我们发现了这些四元硫族半导体基态结构的变化趋势,即随着II族阳离子尺寸的增加,它们的基态结构从传统结构转变为非传统结构。电子和光学性质的计算结果表明,大部分在非传统结构下的四元硫族半导体具有优异的带隙值(1.1-1.6 eV)以及对可见光很强的吸收。因此这些非传统结构下的四元硫族半导体具有巨大的光伏应用前景。第五章,利用超胞法,我们计算了新型二元Sb_(R2R)S_(R3R)光伏材料的本征和掺杂缺陷特性。根据缺陷计算结果,我们发现本征Sb_(R2R)S_(R3R)呈现弱n型导电性,这是由主要的电离施主缺陷V_(RSR)(S的空位),受主缺陷Sb_(RSR)(Sb替换S)和空位缺陷V_(RSbR)(Sb的空位)的相近浓度引起的。这种弱的n型导电性解释了Sb_(R2R)S_(R3R)光伏电池相对低的光电转换效率(与商业的Si基光伏电池相比),同时也证实了实验上认为高电阻率是导致低光电转换效率的主要原因的观点。对外部掺杂,Pb和Sn只能使Sb_(R2R)S_(R3R)呈现弱的p型导电性,而Cl的掺杂可以使Sb_(R2R)S_(R3R)呈现优良的n型导电性。因此使用Cl掺杂的Sb_(R2R)S_(R3R)作为n型吸收层有望突破Sb_(R2R)S_(R3R)光伏电池目前存在的效率瓶颈。第六章,为研究缺陷形成这一复杂的动力学过程,我们开发了新的实时间含时密度泛函理论(rt-TDDFT)方法。以电子束辐照下乙二醇(C_(R2R)H_(R6R)O_(R2R))分子分解的动力学过程为例(因为此过程较为简单,同时也包含原子键的形成和断裂,与缺陷的形成过程类似),我们测试了新开发的rt-TDDFT,研究发现:(1)对浅能级离化,热空穴(由电子束辐照引起的离化产生)弛豫释放的原子动能是导致分子分解的主要原因。这些分解非常快,只需几十到几百飞秒;(2)对深能级离化,俄歇过程比热空穴弛豫更重要,它会使分子发生双离化。双离化分子会自动分解,两个可能的分解路径都是放热的,这可能是由库仑爆炸引起的;(3)rt-TDDFT模拟表明C_(R2R)H_(R6R)O~+_(R2RPP)→CH_(R3R)O_(PP)~++CH_(R3R)O是主要分解路径,它与实验质谱图中CH_(R3R)O~+_(PP)基团具有最高强度的结果非常吻合。同时,由于能垒的存在,未观察到的CH_(R5R)O~+_(PP)可能源自基态热激活过程,因为此过程需要较长时间;(4)键级的分析表明,C_(R2R)H_(R6R)O~+_(R2RPP)中较弱且易断裂的C-C键是实验质谱图中C_(R2R)H_(R3R)O~+_(PP),C_(R2R)H_(R4R)O~+_(PP)和C_(R2R)H_(R5R)O~+_(PP)基团强度较低的原因。这个工作对下一步研究新型光电半导体材料中缺陷的形成具有重要意义。(本文来源于《华东师范大学》期刊2019-05-20）
辛艳梅[3]（2019）在《基于n-型半导体材料的光电化学传感器的构建及应用》一文中研究指出光电化学(PEC)传感器是近年来继电化学、光化学和光学分析法之后新出现并迅速兴起的一种检测方法,其基本原理是待测物质与光电化学活性物质之间发生化学或物理相互作用导致光电流或光电压发生变化,以实现对待测物的定量测定。在检测过程中,由于该方法是以光作为激发光源、电作为检测信号,光和电两种不同形式可以有效被分离,使光电化学检测法具有背景干扰小、灵敏度高、响应快等特点。其中,基于纳米半导体材料发展起来的PEC传感器备受关注,这主要是由于纳米材料的独特光电化学性质在构建传感器方面表现出优越的生物相容性能和检测灵敏度。然而,纳米半导体PEC传感器的构建仍存在不小的困难和挑战,如制备廉价高效的光电化学活性材料、提高材料的光电转换效率、提高传感器的选择性、降低传感器的成本、改进PEC传感器的检测方法和开发新检测方法等。针对这些问题,本论文基于稳定性好和无毒的n-型半导体二氧化钛(TiO_2)和钒酸铋(BiVO_4)材料,首先通过改进合成条件来改善材料在可见光区的光电转化效率,并通过Au-S键的形成提出了一种新型的PEC适配体传感器,能够实现对非电活性生物分子的高灵敏度和高选择性的检测。其次,为了降低传感器的成本和提高传感器的简单普适性,基于单纯的TiO_2纳米管光子晶体材料和BiVO_4纳米材料,通过待测物与电极表面直接的化学成键或电化学富集手段也同样实现了对生物分子及金属离子的高灵敏度和选择性检测,从而提出了一种新型的无识别单元辅助的PEC传感器。该论文为开发多种高效PEC传感提供了新思路。本文的内容主要包括以下几个部分:第一章绪论本章系统的介绍了光电化学传感器的研究背景、工作原理和研究进展。全面介绍了纳米半导体光电材料的特性和改进情况。着重介绍了基于n-型纳米半导体材料TiO_2和BiVO_4光电化学传感器的研究进展及现存问题。最后阐述了本论文的研究内容及意义。第二章基于金修饰的自掺杂TiO_2纳米管的光电化学适配体传感器的构建及卡那霉素检测本工作,以金修饰的自掺杂TiO_2纳米管阵列(Au/SD-TiO_2 NTs)为传感核心单元,以适配体为识别单元,建立了一种新型的光电化学适配体,实现了对卡那霉素的高选择性和高灵敏度检测,其检出限为0.1 nM。Au/SD-TiO_2 NTs电极优越的光电性能主要是由于Au的表面等离子共振效应和Ti~(3+)中间态的协同效应提高了TiO_2在可见光区的光电转化效率。该工作不仅证实了基于TiO_2 NTs构建的PEC适配体生物传感器的可行性,也为PEC传感器的设计开辟了新的方法。第叁章基于等离子溅射法构建的金修饰的BiVO_4光电化学适配体传感器用于凝血酶检测本工作采用等离子溅射的方法将Au NPs修饰在纳米多孔的BiVO_4材料表面,构建了一种高效灵敏的PEC适配体凝血酶传感器。通过实验证实了这种高能轰击作用修饰的Au NPs不仅能提高Au与BiVO_4的结合力,而且能使BiVO_4表面产生缺陷,形成优越的电子结构,进一步提高BiVO_4在可见光下的光吸收和光电转化效率。另外,通过Au-S键将凝血酶的适配体修饰到电极的表面,实现了对凝血酶高灵敏度和选择性检测,其检出限可以达到0.5 pM。此外,由于Au/BiVO_4材料无毒和生物相容性好,成功用于了实际样品人体血清的检测。这说明该方法在生物传感器构建方面有很好的发展前景,也为太阳能利用方面提供了更多的可能。第四章非识别单元辅助型TiO_2纳米管光子晶体传感器的构建及其对多巴胺的高灵敏度高选择性检测为了构建简单同时又具有高灵敏度和高选择性的生物分子检测方法,本文提出了一种非识别单元辅助和自清洁性能的光电化学传感器,其中以多步阳极氧化法制备的分层TiO_2纳米管光子晶体(TiO_2 NTPCs)材料作为光电极,多巴胺(DA)分子作为敏化剂和靶分析物。由于DA和TiO_2 NTPCs能够以二齿螯合键结合,诱导了电荷转移络合物的形成。这不仅扩展了TiO_2的光学吸收至可见光区域,而且还实现了TiO_2光电极对DA的选择性检测。这种简单有效地PEC检测方法对DA的检出限可以达到0.15 nM,在与微透析探针的结合下能实现小鼠脑液中DA的测定。这种不需要额外生物分子辅助,只是目标分子天然吸附在DA功能化的TiO_2 NTPCs上的光电化学传感器是一种新型的检测模型,为极简主义理念的生物传感器设计开拓了新的道路。第五章基于BiVO_4材料的光电化学阳极溶出法实现对银离子的高灵敏度高选择性检测本工作结合BiVO_4的优异光电性能及铋元素对金属离子的高效富集性能,首次以BiVO_4作为光电材料和电化学富集的候选体,将电化学阳极溶出法和光电化学技术结合,提出了一种新型的无识别单元修饰的光电化学阳极溶出法,并成功实现了对金属银离子的高灵敏度和高选择性检测。与传统的电化学阳极溶出法相比,这种新型的方法在重金属离子检测方面更加灵敏,这主要是由于该方法即具有阳极溶出法的富集作用又具有光电化学的高灵敏度性能。在实际样品Ag~+的检测中也表现出很高的灵敏度和重复性,表明该方法在实际样品的半定量分析中具有很大的应用潜力。这种将不同分析技术结合的实验思路为多种检测方法的联用提供了可行性。(本文来源于《华东师范大学》期刊2019-05-10）
李梦姣[4]（2019）在《二维层状半导体材料的光电器件性能与应用研究》一文中研究指出近几十年来,先进的制造工艺和超大规模集成电路系统的研发推动着半导体行业的迅猛发展。正如摩尔定律所预言,芯片上集成元件的数量和性能得以稳步提高,成本也逐渐降低。然而,随着硅基元器件的特征尺寸逐渐降低到10 nm以下,短沟道效应等一系列问题的出现给摩尔定律的延续带来了极大的挑战,如栅极调控能力降低、漏电损耗严重等现象。针对该问题,研究者们一方面通过优化元器件结构来规避寄生电容、短沟道效应等问题,如研发鳍式场效应晶体管(FinFET)、绝缘体上硅(SOI)等结构;另一方面就是尝试寻求新型半导体材料以取代当前商业化的硅基半导体材料。其中,二维材料(2D Material)以其层数可控的能带结构和载流子传输特性在电子逻辑电路、灵敏光电探测器、发光二极管(LED)和能源存储设备等应用中发挥出独特的优势,逐渐成为新一代多功能半导体光电材料的主角。基于此,本论文的研究工作主要以典型的2D硒化铟(InSe)和二硫化钼(MoS_2)为例来探究2D半导体器件的多功能应用,具体包括以下几个部分:(1)采用表面电荷转移掺杂法制备高迁移率和高稳定性的InSe场效应晶体管(w/In InSe FET),并实现该器件在简单逻辑门电路方面的应用。稳定可调的电学特性为2D半导体材料在逻辑器件中的应用奠定了基础。研究表明,在InSe沟道表面沉积In金属层不仅可以实现InSe场效应晶体管(InSe FET)的表面n型电荷转移掺杂;同时还可以提升器件的稳定性。根据实验结果可知,在室温下w/In InSe FET的电子迁移率高达3700 cm~2 V~(-1) s~(-1),并且可于大气环境中保存长达2个月。通过结合能带结构和微形貌分析可知,32 nm_In掺杂层为InSe FET带来了最佳的电学特性和稳定性。另外,In具有较低的金属功函数,在InSe沟道与Au电极间插入In金属层不仅可以有效地改善InSe/Au界面的电子传输特性,而且还能大幅度降低电极与InSe沟道之间的接触电阻。基于优化结果,w/In InSe FET(32 nm_In)成功实现了在低功耗简单逻辑电路中(反相器、与非门和或非门等)的灵活操作,由此彰显出2D层状材料在新型逻辑电子器件领域惊人的应用前景。(2)耦合w/In InSe FET与摩擦纳米发电机(TENG)实现低功耗InSe摩擦电晶体管(w/In InSe T-FET),并探究其作为高灵敏度触摸开关的应用。功能各异的人工智能和人机交互系统的发展推动着科技的进步。然而,便携式电子设备的普及给严重的能源短缺问题带来了巨大压力。为了满足市场需求,研发一种能够将生活中存在的机械能转化为电能并为电子设备供电的装置成为当前的首要目标。鉴于此,本实验采用w/In InSe FET和TENG垂直耦合的方式成功制备了InSe摩擦电晶体管(w/In InSe T-FET)。通过调节TENG中两个摩擦层的间隔来调控其内部感应电荷的数量,由此产生的负电势可以作为栅极电压以调控InSe沟道中载流子的传输行为。基于表面电荷转移掺杂的优化,在低源漏电压(0.1 V)和外界摩擦力操作下,该器件的电流开关比高达10~6,大气中经500个开关循环操作后仍呈现出良好的重复性。当无外界栅压时,采用w/In InSe T-FET不仅可以实现摩斯密码‘INSE’的编译,还可以作为触摸开关来调控LED的开关状态,由此表明该器件在低功耗灵敏触摸传感器及人机交互系统中具有较大的应用潜力。(3)采用两步水热法成功制备Bi_2S_3@MoS_2异质结,结合实验和理论分析,系统探究其增强的光生载流子转移机制在光电器件方面的应用。独特的异质结构以其超强的光捕获能力和内部高效的载流子分离速度,在光电探测器件和光催化应用方面受到了广泛关注。基于此,我们通过简易的水热方法制备了3D蒲公英状的Bi_2S_3@MoS_2微米球异质结,其中MoS_2纳米薄片呈翅膀状均匀地包裹在Bi_2S_3纳米棒周围。结合理论分析发现,MoS_2与Bi_2S_3的能带呈典型的Type-II交错结构,允许光生载流子从Bi_2S_3的导带向MoS_2注入,有利于加快光生载流子的分离、抑制光生载流子的复合,从而延长光生子的寿命。通过制备基于该异质结的光电探测器可知,在可见光照射下,Bi_2S_3@MoS_2光电探测器的光电导和光响应能力明显增强。另外,该异质结构与纯的MoS_2或Bi_2S_3相比,具有更多的反应活性点和增强的可见光利用率,从而赋予其可观的可见光降解罗丹明B等染料的降解效率(约92%)和降解速率。(4)采用一步水热法成功制备出具有层状结构的C@MoS_2-SnO_2@Gr纳米复合物,并系统地研究其在储能器件方面的应用。随着能源短缺问题的日益严重,锂离子电池以其可循环利用、高能量密度和优异的充放电倍率特性成为日常重要的能量存储系统。基于较高的理论比容量,2D层状半导体材料成为锂离子电池的高性能候选电极材料之一。鉴于此,通过原位一步水热法成功合成了C@MoS_2-SnO_2@Gr纳米复合物,MoS_2纳米片与SnO_2纳米颗粒之间的异质协同作用有助于增强电极材料的电荷转移机制;另外,2 nm的超薄碳层与石墨烯导电框架相结合为离子/电子的传输提供了有效导电通道。基于微结构和理论分析可知,MoS_2与SnO_2之间形成良好的电接触,有利于Li~+的嵌入脱嵌,从而提升储锂反应的可逆性。研究表明,该电极材料的储锂机制受表面赝电容机制所主导,经2000次循环充放电后仍能保留680 mAh g~(-1)的高比容量(2.5 A g~(-1)条件下)。因此,C@MoS_2-SnO_2@Gr电极材料所表现出优异的倍率特性和循环稳定性为2D异质结电极材料在能源存储器件方面的应用树立了榜样。(本文来源于《华东师范大学》期刊2019-05-01）
陈烁[5]（2018）在《硒化物半导体材料的制备及其光电器件应用研究》一文中研究指出近半个世纪以来,半导体技术作为现代高新技术的核心取得了飞速发展。基于半导体技术的新材料和各种功能器件无不影响着国民生产生活的方方面面。而半导体材料的研发与运用是发展半导体技术的基础,这也是无数科研工作者为之奋斗的重要动力与信心源泉。本文选取具有优异材料性能的两种硒化物半导体进行重点研究,包括材料的可控制备与高性能光电功能器件探索。首先采用热注入法制备Sb2Se3纳米棒,并通过形成半导体异质结以及半导体掺杂两种手段成功解决Sb2Se3纳米棒电导率低的关键缺陷,据此构建了具有优异性能的基于Sb2Se3纳米棒的光电探测原型器件。随后采用高温熔制法实现Sn掺杂Sb2Se3多晶半导体电导率和光电导性能的可调控,并在制备出Sb2Se3基靶材的基础上,采用射频磁控溅射制备Sb2Se3基薄膜,据此构建了具有重要发展潜力的准同质结Sb2Se3薄膜太阳能电池。此外,本文还采用热注入法实现纯相γ-In2Se3纳米花的可控制备,并与成熟的Si基半导体技术相结合,首次构建出高性能的y-In2Se3/Si异质结光电二极管。论文所得创新性结果如下:(1)采用热注入法能成功制备出高质量的Sb2Se3纳米棒,系统研究了反应温度、反应时间以及表面活性剂对纳米棒的形貌和结构的影响规律。由于Sb2Se3的本征电阻率高达106Ω·m,极大影响其实际应用价值。我们采用两种技术手段成功解决Sb2Se3纳米棒电导率低的关键缺陷。一是与高电导率的第二相进行复合,制备出含Sb2Se3/AgSbSe2异质结结构的复合纳米棒,这些互相连接的异质结结构能显着提高Sb2Se3的电导率。二是通过半导体掺杂,选取Sn作掺杂剂,随着Sn4+离子掺杂浓度的增加,(SnxSb1-x)2Se3纳米棒的电导率呈现数量级的改善。在此基础上,将热注入法制备得到的Sb2Se3纳米棒、Sb2Se3/AgSbSe2异质结纳米棒以及(SnxSb1-x)2Se3纳米棒直接用于构建薄膜基原型光电探测器。结果显示Sb2Se3/AgSbSe2异质结纳米棒薄膜光电探测器对可见光及近红外光具有显着的光电响应,计算得到的响应度是Sb2Se3纳米棒薄膜光电探测器的4.2倍。(SnxSb1-x)2Se3纳米棒薄膜光电探测器在紫外到近红外的宽光谱范围内表现出显着的响应度和探测度,具备高效率光电探测器要求的性能指标。综合实验结果表明电导率增强的Sb2Se3纳米棒在高性能光电探测器上具有极高的应用价值。(2)采用高温熔制法成功制备出高结晶性的(SnxSb1-x)2Se3(x=0.00,0.03,0.05,0.07,0.10)多晶半导体。经NaOH溶液腐蚀的(SnxSb1-x)2Se3块体晶体表面清晰呈现出晶粒分布,同时EDS元素分析显示Sn在晶界处明显富集,说明存在相分离。随着Sn掺杂浓度的增加,(SnxSb1-x)2Se3块体晶体的电导率呈现数量级的改善,该提高机制主要归因于体载流子密度成数量级的提高。(SnxSb1-x)2Se3晶体作工作电极的PEC测试具有明显的光电响应,且为p型半导体。与纯相Sb2Se3相比,(Sn0.10Sb0.90)2Se3的暗电流密度增加约10倍,光电流密度增加约14倍,说明Sn掺杂显着提高Sb2Se3晶体的光电导性能,结合材料制备工艺的简易性及可扩展性,Sn掺杂的Sb2Se3多晶半导体在制备高性能光电功能器件方面有潜在的应用前景。此外,(SnxSb1-x)2Se3晶体的禁带宽度为1.10 eV,与太阳光光谱相吻合,可用于构建薄膜太阳能电池。(3)采用高温熔制法成功制备出Sb2Se3、Sb2Se3.3、(Sn0.1Sb0.9)2Se3和Sb2(Se0.9I0.1)3四个不同化学组成的靶材,再结合射频磁控溅射工艺镀膜,原始沉积的Sb2Se3基薄膜呈现非晶态,经一定温度热处理之后可得到高结晶性且由大晶粒组成的晶态薄膜。研究表明,Sb2Se3基薄膜的有序度和粗糙度是影响薄膜反射率的主要因素,Sb2Se3非晶态薄膜的禁带宽度为1.64 eV,晶态薄膜的禁带宽度约为1.28eV。相比之下,Sb2Se3.3薄膜的禁带宽度与之接近,(Sn0.1Sb0.9)2Se3薄膜的禁带宽度略微减小而Sb2(Se0.9I0.1)3薄膜的禁带宽度略微增大。热处理温度对Sb2Se3和Sb2Se3.3薄膜的p/n型有重要影响,高温热处理后由p型转变为n型。掺杂薄膜的导电类型与之不同,(Sn0.1Sb0.9)2Se3薄膜主要表现为p型而Sb2(Se0.9I0.1)3薄膜则以n型为主。以Sb2Se3基薄膜作工作电极的PEC测试均有明显的光电响应,且产生的光电流具有响应速度快以及长期稳定的特点。在此基础上,我们首次构建出准同质结Sb2Se3薄膜太阳能电池,研究表明,器件内部存在p-n结结构,薄膜厚度及热处理温度直接影响电池性能,目前达到的最高转换效率为2.65%。在高性能薄膜太阳能电池应用上显示出极大的潜力。(4)使用胶体化学工艺结合热注入法成功制备出单一晶相且符合标准化学计量比的γ-In2Se3纳米花。研究了反应时间、反应温度对γ-In2Se3纳米花形成的影响规律。之后,首次构建出由p型γ-In2Se3纳米花薄膜和n-Si衬底形成的高效异质结光电二极管。该光电二极管具备自供给能量工作,具有非常短的响应/恢复时间(175/226μs)以及长期光“开-关”稳定性,并且在很宽的波长范围内表现出显着的响应度和探测度。这些优异的性能表明γ-In2Se3/Si异质结光电二极管非常有希望作为高效光电探测器来使用。(本文来源于《浙江大学》期刊2018-09-01）
袁建[6]（2018）在《窄带隙二维半导体材料的制备及光电学性质的研究》一文中研究指出继石墨烯之后,人们相继发现了几大类具有独特性能的二维材料,其中典型的代表包括二维过渡金属硫族化合物(Transition Metal Chalcogenides,TMCs),黑磷(Black phosphorus,BP)和拓扑绝缘体(Topological Insulator,TI)等。相对于零带隙的石墨烯(Graphene),这些窄带隙的二维材料在光电子器件应用中具有更加明显的优势。这类材料具有与石墨类似的结构,体相都是由单原子层以范德瓦尔斯力结合堆垛形成,因此可以通过剥离或者化学气相沉积的方法得到单层或数层的结构。同时,在电学性质方面,它们的禁带宽度都普遍较小,能够吸收可见到近红外波段的光,从而实现多种功能化应用;而利用范德瓦尔斯力对两种或多种材料进行堆迭并形成异质结,则可以充分拓展二维材料在光电探测领域的应用。基于此,本论文对硫化铂(PtS_2),硒化铂(PtSe_2),黑磷(BP),碲化铋(Bi_2Te_3)以及石墨烯-碲化铋(Graphene-Bi_2Te_3)异质结等新型二维窄带隙材料的制备过程以及光电学方面的应用进行了系统研究,获得了如下结果:1.分别利用溶液法和化学气相沉积法制备了碲化铋和石墨烯-碲化铋(Graphene-Bi_2Te_3)异质结材料并对其光电学特性进行了系统表征。通过散射式近场光学显微镜(s-SNOM),观察到了碲化铋样品的表面金属电子态的等离激元,并研究了入射波长、碲化铋晶体的厚度和形貌的对其等离激元的特性影响;制备了一种基于石墨烯-碲化铋异质结的具有强吸收和局域光场耦合效应的等离子体增强器件,获得了高出纯石墨烯叁倍的场增强信号,并证明可通过改变光栅周期性来调节石墨烯-碲化铋异质结的共振峰;通过使用开孔Z扫描技术对碲化铋纳米片和不同覆盖率的石墨烯-碲化铋异质结的非线性光学响应进行测量后,发现碲化铋纳米片表现出超宽带可饱和吸收特性,石墨烯-碲化铋异质结构比纯石墨烯具有更大的调制深度,且通过控制碲化铋纳米片的覆盖范围,调制深度从14.7%到50.1%可调;利用石墨烯-碲化铋异质结制备出一种高效的光电探测器和一种基于光纤布拉格光栅的全光探测器,通过结合石墨烯和碲化铋的优势,基于石墨烯-碲化铋异质结的光探测器不仅显示出极高的响应度,而且还具有从可见光到近红外波长的宽带光电探测性能。2.用矿化剂辅助气相相变法制备获得了厘米尺寸的硒原子均匀分布的高质量硒掺杂黑磷块体,并通过改变生长条件实现了硒元素的可控掺杂。对获得的硒掺杂黑磷块体使用机械玻璃的方法,成功制备了硒掺杂黑磷薄膜场效应晶体管,其开关比可达10~5,载流子迁移率为561 cm~2V~(-1)s~(-1),而掺杂1.6%硒的黑磷光探测器响应率是本征黑磷的20倍。通过在黑磷薄膜的上方沉积Si_xN_y层可有效实现n型掺杂,掺杂后电子迁移率显着提高至~176 cm~2V~(-1)s~(-1),同时提高了器件的输出电流,并在此基础上实现了黑磷的平面p-n结构筑。值得一提的是,Si_xN_y层还能显着提高黑磷在空气中的稳定性。3.通过光刻辅助和化学气相沉积的方法在2英寸SiO_2/Si基底上成功制备出PtS_2、PtSe_2、PtS_2-PtSe_2异质结、不同厚度PtS_2-PtS_2和PtSe_2-PtSe_2同质结材料的光电二极管阵列结构,并系统地研究了器件的光电学性能,结合理论计算与开尔文探针显微镜(KPFM)以及紫外光电子能谱(UPS)实验结果,证明PtS_2-PtSe_2异质结界面形成了内建电场。异质结界面形成的内建电场使PtS_2-PtSe_2光电二极管器件在光照射下具有自驱动光电响应,且器件具有在405~2200 nm宽波段范围的光响应性能,器件的光响应率高达361 mAW~(-1),外量子效率(EQE)达到84%。利用开孔Z扫描技术测量了PtSe_2的非线性光学性质,发现PtSe_2在1064 nm近红外波段具有26%的高调制深度和0.346 GWcm~(-2)的饱和强度,是一种理想饱和吸收体。将PtSe_2的可饱和吸收体插入镱掺杂光纤激光器,可产生典型的孤子锁模脉冲信号,其锁模脉冲的中心波长在1064.47 nm处,脉冲宽度为470 ps,3-dB光谱带宽为2.0 nm,重复频率为4.08 MHz,信噪比为53 dB。(本文来源于《苏州大学》期刊2018-06-01）
黄海[7]（2018）在《二维半导体材料及其场效应结构光电器件研究》一文中研究指出随着石墨烯的发现,具有原子层厚度的二维材料因其丰富物理性质和广阔应用前景引起了广泛的研究兴趣。石墨烯具有迁移率高、热导率高、强度大、电导率高和光吸收率低等一系列特点,可应用于透明导电薄膜、超级电容器电极材料等重要方面。由于石墨烯带隙为零,难以形成开关状态,限制了其在电子电路器件中的应用。过渡金属硫族化合物类二维材料,多数属半导体,具有较高载流子迁移率及高的电学开关比,是电子器件候选材料。同时由于其带隙覆盖了从紫外到红外光光谱波段,具有较高的光电转换效率,是良好的光电器件材料。新兴的二维半导体黑磷,是具有了类似于石墨烯的高载流子迁移率特性又具备带隙变化可调的特征,因此应用前景广阔,备受关注。研究二维材料,一方面是弄清楚二维材料基本性质,当材料厚度减小至原子尺度,量子限域效应使其在力、热、声、光、电学等方面都呈现出丰富的奇异性质。另一方面,基于二维材料的奇异特性,开发新型电子器件,比如开发柔性电子器件,以及小尺寸器件等。本文从二维材料的基本性质出发,研究了二维材料层数的光谱判定方法,以及二维材料MoTe_2的Raman光谱性质,并估算了其热导率。然后进一步研究了过渡金属硫族化合物和黑磷为基的光电探测器,实现了从可见到红外的光电探测,探讨了二维材料光电探测机理,并利用铁电材料作为晶体管栅极,提升了二维材料光电探测器的性能。此外,基于同类结构研究了铁电材料调控的二维材料存储器,以及界面改善工程。第二章系统研究了少层MoTe_2材料Raman光谱性质:包括Raman光谱与层数之间的关系,与激发光功率之间的关系,以及与温度之间的关系,发现了热效应对MoTe_2 Raman峰的影响。在不考虑SiO_2衬底接触对热传导的影响下,通过对比Raman峰位移动的温度系数以及与激光功率变化系数,粗略估算了MoTe_2的热导率。单层MoTe_2热导率为462 Wm~(-1)K~(-1),4层MoTe_2的热导率为43Wm~(-1)K~(-1)。随着材料层数增加,热导率降低。热导率的研究为MoTe_2相关光电子器件的研发提供了重要的热学参数。第叁章研究了多种二维材料的光电探测器器件。首先,利用叉指电极的结构设计,解决了GaSe材料的迁移率低,沟道电流小难以读出的问题。这个方法使GaSe背栅光电晶体管实现了对450 nm以及520 nm可见光高灵敏度的光电响应,响应率高达2200 mA/W,超过了多种二维材料光电探测器。接着研究了MoTe_2为基的背栅光电探测器,实现了从可见光600 nm到短波红外1550nm的光电探测。对637 nm可见光,器件的响应率可达50 mA/W,探测率可以达到3.1×10~9 cm·Hz~(1/2)·W~(-1)。对于1060 nm近红外光,响应率可达24 mA/W,探测率为1.3×10~9 cm·Hz~(1/2)·W~(-1)。器件响应速度快,光电流上升和下降时间为1.6 ms和1.3 ms。通过改变入射光功率测试器件光电响应,发现了随着光功率增加不仅光电流增加,器件的阈值电压也随之变化,这被认为是由于光生载流子被材料内缺陷态俘获形成的photogating效应。Photogating效应有效增强了器件的光响应,是二维材料光电探测器的重要探测机理。最后还研究了二维窄带隙黑磷材料的光电探测器。由于黑磷的带隙窄,以黑磷为基的光电晶体管实现了红外光1.5mm和2.0mm的光电探测。这为实现室温红外光电探测提供了可能。为了提高光电器件性能,本文研究了利用铁电材料作为栅极介质调控二维材料MoTe_2光电晶体管的方法,利用铁电材料的剩余极化可以有效耗尽沟道载流子,降低器件暗电流,从而提高器件的光电探测率。同时器件工作在零栅压下,有利于降低器件的功耗,提高器件稳定性。在铁电材料调控的二维半导体材料光电器件基础上,本文还研究了二维材料铁电存储器。以钙钛矿型铁电材料PZT为栅介质的二维材料黑磷(bP)铁电晶体管,在铁电极化以及界面态的共同作用下,实现了栅压控制的非挥发性多阻态存储器。通过在二维材料bP与铁电材料之间插入BN缓冲层,有效改善了界面性质,消除了器件的非铁电性回滞。同样在有机铁电材料P(VDF-TrFE)调控下的二维材料bP器件中,通过BN缓冲层的插入,实现了有机铁电材料控制的非挥发性铁电存储器。本文对二维半导体材料及其光电器件进行了一系列研究,除此之外还进行了一些关于铜氧化物超导特性的研究,该部分内容作为附录放在本文最后。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)》期刊2018-06-01）
郭思嘉[8]（2018）在《二维半导体材料InSe稳定性的提高及光电性能的调控》一文中研究指出石墨烯的发现,引发了近年来二维半导体材料的研究热潮,硒化铟(In Se)作为二维材料家族中的一员,具有优良的光学和电学特性,其高本征迁移率(室温下103 cm2V-1s-1)以及能带随着层数而改变(1.26 e V-2.11 e V)的特性,使其在红外探测等领域有着巨大的应用潜力。然而本征薄层(尤其是单层)In Se的荧光响应非常弱,并且在大气环境中容易与氧气和水发生氧化反应,对其造成不可修复的破坏,极大地限制了该材料的应用。因此找到一种有效调控硒化铟荧光响应的同时增强其稳定性的方法是至关重要的。此外,由多种二维材料垂直堆迭的异质结制备方法简单,且能将各自的性能得到充分的利用,因此二维材料异质结的研究也是近来的热点。本文通过自主搭建的温和氧气等离子体处理,调控In Se的光学特性的同时增强了其稳定性。随后制备了In Se/石墨烯异质结,研究了两种材料之间的电子转移特性。论文主要研究工作和结果归纳如下:1.介绍二维半导体材料及其异质结的制备方法,详述机械剥离法制备硒化铟薄层过程,该方法制备样品质量高,缺陷少,结合拉曼光谱和荧光光谱表征了硒化铟光学特性与层数之间的关系。2.使用温和氧气等离子体处理薄层In Se,经过实验条件的优化,以及AFM、光镜和XPS表征,发现氧气等离子体处理在In Se表面生成一层致密氧化膜,该氧化膜可阻挡氧气和水分对In Se的破坏,实现In Se稳定性的提高,可以在大气氛围下完整的保存叁周以上。3.XPS和荧光测试表明温和等离子体处理过程中氧原子可替换In Se表层的Se,与In成键,形成了叁元化合物In Se1-x Ox,使薄层In Se荧光响应峰从近红外(1.25 e V)偏移到可见光(2.15 e V)。其中4 nm厚度In Se样品峰强度在处理到8分钟时达到最高值,增强到原始强度的13倍。4.采用干法转移,制备垂直堆迭的In Se/石墨烯异质结构,石墨烯的顶层覆盖对In Se起到了物理保护,提高了稳定性。同时In Se荧光响应的淬灭及场效应管转移特性的测试结果表明In Se中的电子转移至石墨烯当中,对石墨烯进行了掺杂。高真空低温退火实验证实退火会增加异质结的层间耦合作用,促进电子的转移,且薄层In Se构成的异质结对退火处理更加敏感。综上所述,本论文通过氧气等离子体处理增强薄层In Se的稳定性,使其在大气氛围下可放置叁周以上,并同时增强In Se在可见光范围内的荧光响应,最后通过In Se/石墨烯异质结的搭建,借助退火促进了电子的转移,从多方面调控了In Se的光电特性,为该材料的应用提供了崭新的思路。(本文来源于《江南大学》期刊2018-06-01）
梁远兰[9]（2018）在《含In光电半导体材料的光学与结构特性研究》一文中研究指出在Ⅲ-Ⅴ族半导体材料中,锑化铟(InSb)基化合物半导体材料具有最高的常温载流子迁移率和最小的带隙,在电场作用下具有优异的电子输运性能,因此是制作波长在3～5 Mm范围的红外探测器和成像系统的重要材料。氮化铟铝(InAlN)是一种直接带隙材料,其禁带宽度从0.7eV(InN)到6.2 eV(AlN)连续可调,涵盖从红外(IR)到紫外(UV)的宽光谱范围,这使其满足全光谱的光电器件制作的需求。而近年来,对InAlN/GaN基的迁移率晶体管的研究及应用也受到人们的广泛关注。本文讨论的InSb/GaAs和InAlN/GaN异质结构在未来的半导体光电子、微电子结构、高温和大功率等器件的设计和制作都具有非常重要的研究价值。为了进一步改善InSb和InAlN薄膜的晶体质量,促进半导体材料的工业生产,了解这类材料随温度变化的光学性质、晶体结构的内部信息、应力分布等变得尤为重要。基于这些因素,本论文对InSb/GaAs材料进行了多光谱技术表征与分析,对InAlN/GaN材料进行了变温椭圆偏振光谱分析。本文首先介绍和阐述InSb和InAlN材料的基本性质及其研究现状和存在的问题,然后介绍材料的非破坏性表征技术-椭圆偏振光谱、X射线吸收精细结构光谱和拉曼散射光谱的基本原理及其数据分析。在此基础上,通过多种表征技术对所研究的半导体材料的实验结果进行表征和分析,以获得材料的光学特性和微观结构信息。论文的主要研究内容如下:(1)利用金属有机化学气相沉积法(MOCVD)对在GaAs衬底上以不同Ⅴ/Ⅲ比率生长的InSb薄膜样品在光谱范围为200～1680 nm(0.74～6.2 eV)、温度变化范围为25～300℃的条件下进行椭圆偏振光谱测量,通过利用Tauc-Lorentz振子模型对实验数据进行处理分析,得到InSb薄膜在此光谱范围和温度范围的光学常数和薄膜厚度;对InSb薄膜的介电函数作二阶导数进行分析,可以得到准确的吸收峰位置的温度特性。研究表明,在25～300°C范围内,随着温度的升高,InSb的吸收峰往长波方向移动,并且,当温度高于250 °C时光谱发生明显的变化,这是在高温条件下的不可逆氧化造成的。由此说明,InSb/GaAs材料受到一定的温度限制,这一特性对研究材料的能带结构具有一定的参考价值。(2)通过同步辐射实验来研究InSb薄膜中In的K边的X射线吸收精细结构光谱,并利用Ifeffit软件对光谱进行处理分析,进而从EXAFS的R空间的拟合中得到In-Sb的配位数和键长。研究表明,不同的Ⅴ/Ⅲ比率对In-Sb键长的影响不大。而将拟合结果与理论模型相比较,得到最佳的Ⅴ-Ⅲ比率为 4.78。(3)采用激发波长为514 nm的拉曼散射光谱研究Ⅴ/Ⅲ比率对InSb薄膜的晶体质量的影响。通过对TO-LO光谱区域进行洛伦兹拟合获得声子频率、半峰宽和TO与LO模的峰面积比;对InSb薄膜扫描了角度(2θ)范围为55°～69°的XRD光谱,对InSb(400)峰进行洛伦兹拟合得到FWHM。综合拉曼和XRD的结果可知,Ⅴ/Ⅲ = 4.78为质量比较好的InSb薄膜样品的生长参数。这些结果可以为生长样品者提供参考,同时也为设计高性能InSb红外光学薄膜器件提供有用信息。(4)为了研究InAlN材料的光学参数随温度的变化特性,采用变温(25～600℃)椭圆偏振光谱测量技术对InAlN合金材料在193～1650 nm宽光谱范围内进行了表征。利用Tauc-Lorentz振子模型描述和拟合变温椭偏光谱测量数据,得到了 InAlN薄膜的光学常数(m、k和α)随温度的变化曲线。结果表明,由变化曲线可见,在50～600℃的范围内,光学带隙从4.56 eV减小到4.35 eV,折射率峰值对应的能量则从4.61 eV减小到4.37 eV。两者都随温度升高而减小的变化规律符合Varshni方程的预期。此外,在所设定的测试温度范围内,测到的光谱和光学参数没有发生突变,说明InAlN合金材料具有高的热稳定性,并未发生影响材料光学性能的晶体结构变化。(本文来源于《广西大学》期刊2018-06-01）
史永宏[10]（2018）在《半导体材料的制备及光电化学性能研究》一文中研究指出由于半导体具有独特的光学和电学特性,在化学、物理、材料、环境等相关领域的前沿交叉学科得到了深入研究和广泛应用。近年来,随着人们对能源和环境问题的日益关注,半导体在光电催化和光致发光等领域的应用潜力得到越来越多的关注,被认为是相关领域最具有发展前景的材料之一。本论文针对两种半导体CdS和无机钙钛矿进行了以下的工作:CdS纳米棒(NRs)在含有牺牲剂(肼)的电解液中的光电催化性能研究;Bi2S3/CdS纳米片阵列的控制合成及其光电催化性能研究;无机钙钛矿纳米晶与手性分子进行组装,实现手性的传递产生圆偏振发光(CPL)。主要研究结果如下:(1)发现了一种特殊牺牲剂,使CdS半导体在其存在条件下具有超高稳定性(超过100 h)。通过水热法合成了 CdS NRs,将所得CdS作为光阳极,研究了加入特殊牺牲剂对体系稳定性的影响。结果显示:当外电压为1.23 V vs.RHE时,CdS NRs在含有牺牲剂的电解液中表现出优异的性能,光电流密度达7.6mAcm-2,是其在Na2SO4电解液中光电流密度的5倍多,而且具有超高的稳定性,光照100 h后光电流密度仍保留了初始值的82%。通过SEM测试发现,在长时间光照后其结构形态基本没有变化,说明牺牲剂的加入能更有效的分离和传输电子-空穴对,从而达到稳定CdS光阳极的效果。(2)设计制备了新颖的Bi2S3/CdS纳米片阵列光电极。分别经过电沉积、离子交换和水热过程制备了 Bi2S3/CdS纳米片阵列,通过SEM、XPS、TEM、IPCE和光电化学等测试手段对其进行了详细的研究。结果表明,Bi2S3/CdS纳米片阵列作为光阳极,其在Na2SO3电解液中的光电流密度可达9.48 mA cm-2(1.23 V vs.RHE),远高于Bi2S3和CdS的光电流密度;而且具有较好的稳定性,持续光照4 h后,其光电流密度仍保持初始值的70%左右。另外通过电化学阻抗谱和莫特-肖特基等测试对其光电催化分解水的机理进行了分析。(3)通过与手性凝胶剂的共组装首次实现了钙钛矿纳米晶的圆偏振发光。首先,利用超声化学法合成了具有不同颜色、较高荧光量子产率的钙钛矿纳米晶。然后将所得纳米晶与手性分子组装,实现了手性从手性分子到纳米晶之间的传递,使钙钛矿纳米晶产生了圆偏振发光的特性。结果显.示:在组装体系中钙钛矿纳米晶的荧光量子产率高达93%,圆偏振发光不对称因子最大为7.3×10-3;另外钙钛矿纳米晶在组装体系中的荧光寿命要高于单独存在时的荧光寿命,说明组装体系抑制了钙钛矿纳米晶的非辐射跃迁。最后根据测试的结果对钙钛矿纳米晶产生圆偏振发光的机理进行了分析。(本文来源于《西安科技大学》期刊2018-06-01）
光电半导体材料论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
传统的光电半导体材料,如Si,CdTe,GaN和Cu(In,Ga)Se_(R2R),在人们日常生活中已有广泛的应用,包括:光伏器件,发光二极管(LED),激光器和探测器等。然而,日益增长的器件性能需求以及传统材料的不足促使科研人员不断研发新型光电半导体材料。在众多的研发方法中,第一性原理计算就是一种有效的研发方法。因此本文利用第一性原理计算方法,沿着设计材料到研究基础特性(包括晶体结构,稳定性,电子结构和光学性质)再到研究缺陷特性(缺陷的形成和作用)的研发思路,对一些新型光电半导体材料进行了系统的研究。本文主体由六章构成。第一章简单介绍了光电半导体材料的发展,包括传统光电半导体材料及其不足,新型光电半导体材料及其优势以及如何从理论上研发新型光电半导体材料。第二章介绍了本文用到的一些研究方法,包括阳离子演化方法,第一性原理计算方法(这两种方法主要用于设计光电半导体材料和研究其基础特性),超胞法以及含时密度泛函理论方法(这两种方法主要用于研究光电半导体材料的缺陷特性)。第叁章,利用阳离子演化的设计方法,沿着GaN→ZnGeN_(R2R)→I-III-Ge_(R2R)N_(R4R)的设计思路,我们设计了一系列新型四元氮族光电半导体I-III-Ge_(R2R)N_(R4R)(I=Cu,Ag,Li,Na,K;III=Al,Ga,In),并研究了它们的基础特性。这些四元氮化物以纤锌矿演化结构为其基态结构。热力学稳定性的分析表明,虽然它们大多数不稳定,但有两个特例:LiAlGe_(R2R)N_(R4R)和LiGaGe_(R2R)N_(R4R),它们可以在没有任何杂相混入的情况下合成。有趣的是,它们与GaN和ZnO晶格匹配,并且它们的带隙是直接的且大于GaN的带隙。它们具有与ZnO一样低的价带顶和与GaN一样高的导带底。我们预测,通过形成GaN/LiAlGe_(R2R)N_(R4R)/LiGaGe_(R2R)N_(R4R)异质结可以实现灵活高效的能带结构调控,这种异质结在紫外光电器件方面具有广阔的应用前景。第四章,同样基于阳离子演化的方法,我们设计并系统研究了一系列具有非传统结构的新型四元硫族光电半导体I_(R2R)-II-SnS_(R4R)(I=Cu,Ag;II=Zn,Cd,Hg,Mg,Ca,Sr,Ba)和Cu_(R2R)-II-SnSe_(R4R)(II=Mg,Ca,Sr,Ba)。通过基本结构单元(BSU),建立了传统与非传统结构的联系。通过对不同结构能量相对稳定性的分析,我们发现了这些四元硫族半导体基态结构的变化趋势,即随着II族阳离子尺寸的增加,它们的基态结构从传统结构转变为非传统结构。电子和光学性质的计算结果表明,大部分在非传统结构下的四元硫族半导体具有优异的带隙值(1.1-1.6 eV)以及对可见光很强的吸收。因此这些非传统结构下的四元硫族半导体具有巨大的光伏应用前景。第五章,利用超胞法,我们计算了新型二元Sb_(R2R)S_(R3R)光伏材料的本征和掺杂缺陷特性。根据缺陷计算结果,我们发现本征Sb_(R2R)S_(R3R)呈现弱n型导电性,这是由主要的电离施主缺陷V_(RSR)(S的空位),受主缺陷Sb_(RSR)(Sb替换S)和空位缺陷V_(RSbR)(Sb的空位)的相近浓度引起的。这种弱的n型导电性解释了Sb_(R2R)S_(R3R)光伏电池相对低的光电转换效率(与商业的Si基光伏电池相比),同时也证实了实验上认为高电阻率是导致低光电转换效率的主要原因的观点。对外部掺杂,Pb和Sn只能使Sb_(R2R)S_(R3R)呈现弱的p型导电性,而Cl的掺杂可以使Sb_(R2R)S_(R3R)呈现优良的n型导电性。因此使用Cl掺杂的Sb_(R2R)S_(R3R)作为n型吸收层有望突破Sb_(R2R)S_(R3R)光伏电池目前存在的效率瓶颈。第六章,为研究缺陷形成这一复杂的动力学过程,我们开发了新的实时间含时密度泛函理论(rt-TDDFT)方法。以电子束辐照下乙二醇(C_(R2R)H_(R6R)O_(R2R))分子分解的动力学过程为例(因为此过程较为简单,同时也包含原子键的形成和断裂,与缺陷的形成过程类似),我们测试了新开发的rt-TDDFT,研究发现:(1)对浅能级离化,热空穴(由电子束辐照引起的离化产生)弛豫释放的原子动能是导致分子分解的主要原因。这些分解非常快,只需几十到几百飞秒;(2)对深能级离化,俄歇过程比热空穴弛豫更重要,它会使分子发生双离化。双离化分子会自动分解,两个可能的分解路径都是放热的,这可能是由库仑爆炸引起的;(3)rt-TDDFT模拟表明C_(R2R)H_(R6R)O~+_(R2RPP)→CH_(R3R)O_(PP)~++CH_(R3R)O是主要分解路径,它与实验质谱图中CH_(R3R)O~+_(PP)基团具有最高强度的结果非常吻合。同时,由于能垒的存在,未观察到的CH_(R5R)O~+_(PP)可能源自基态热激活过程,因为此过程需要较长时间;(4)键级的分析表明,C_(R2R)H_(R6R)O~+_(R2RPP)中较弱且易断裂的C-C键是实验质谱图中C_(R2R)H_(R3R)O~+_(PP),C_(R2R)H_(R4R)O~+_(PP)和C_(R2R)H_(R5R)O~+_(PP)基团强度较低的原因。这个工作对下一步研究新型光电半导体材料中缺陷的形成具有重要意义。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
光电半导体材料论文参考文献
[1].王根旺,侯超剑,龙昊天,杨立军,王扬.二维半导体材料纳米电子器件和光电器件[J].物理化学学报.2019
[2].蔡增华.新型光电半导体材料的第一性原理计算研究[D].华东师范大学.2019
[3].辛艳梅.基于n-型半导体材料的光电化学传感器的构建及应用[D].华东师范大学.2019
[4].李梦姣.二维层状半导体材料的光电器件性能与应用研究[D].华东师范大学.2019
[5].陈烁.硒化物半导体材料的制备及其光电器件应用研究[D].浙江大学.2018
[6].袁建.窄带隙二维半导体材料的制备及光电学性质的研究[D].苏州大学.2018
[7].黄海.二维半导体材料及其场效应结构光电器件研究[D].中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所).2018
[8].郭思嘉.二维半导体材料InSe稳定性的提高及光电性能的调控[D].江南大学.2018
[9].梁远兰.含In光电半导体材料的光学与结构特性研究[D].广西大学.2018
[10].史永宏.半导体材料的制备及光电化学性能研究[D].西安科技大学.2018