【摘要】：Ⅳ-Ⅵ族化合物作為層狀晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料,因其優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)及熱學(xué)性質(zhì),在光伏、熱電及光催化等領(lǐng)域中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛能。同時(shí),合適的禁帶寬度具有優(yōu)異的可見光響應(yīng)特性,部分材料已經(jīng)在電子器件中得到了廣泛的應(yīng)用。其中,多形貌納米級(jí)半導(dǎo)體材料憑借尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等對(duì)元器件性能的影響,已成為行業(yè)研究的前沿和熱點(diǎn)。以硫化亞鍺(GeS)及硒化亞鍺(GeSe)為代表的Ⅳ-Ⅵ族半導(dǎo)體化合物,由于制備復(fù)雜、合成困難,微觀結(jié)構(gòu)變化對(duì)性質(zhì)的影響仍存在異議,阻礙了其在光電等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。本文使用直流電弧等離子體放電裝置首次制備出多形貌的GeS及GeSe納米材料,研究了電流、氣氛、氣壓等實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)樣品形貌的影響,給出了相應(yīng)的生長(zhǎng)機(jī)制;通過物性表征,討論了微觀形貌對(duì)性質(zhì)的影響;利用高壓原位測(cè)試技術(shù)分析了GeS及GeSe在壓力下的微觀結(jié)構(gòu)衍化,獲得了晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)隨壓力的變化關(guān)系,為其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。1)將升華硫粉及鍺粉按化學(xué)計(jì)量比混合壓片,設(shè)置電流值為100 A,電壓值14 V,氬氣壓為40 k Pa,于石墨鍋上表層收集到多刺狀GeS樣品,在冷凝壁處收集到鏈球狀GeS樣品,并探討了這兩種特殊形貌GeS樣品的生長(zhǎng)機(jī)制。電流值100 A,電壓16 V,氮?dú)鈮?0 k Pa,在上頂蓋內(nèi)側(cè)收集到球形GeS材料,球形GeS樣品的光致發(fā)光圖譜等測(cè)試結(jié)果表明:其禁帶寬度為3.35 e V,光吸收能力較強(qiáng),熒光壽命為6.19 ns。本論文利用直流電弧法成功制備出多形貌GeS納米樣品,為GeS在光電領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。2)以高純硒粉及鍺粉為原料,利用直流電弧法,通過控制實(shí)驗(yàn)變量,已獲得納米帶狀、類金針菇狀及球狀GeSe樣品的制備參數(shù)。并解釋了納米帶狀、類金針菇狀GeSe樣品的生長(zhǎng)機(jī)理。改變工藝參量(電流、氣氛、氣壓)發(fā)現(xiàn)氮?dú)鈮簩?duì)GeSe球的粒徑影響較大。對(duì)球狀GeSe樣品進(jìn)行光學(xué)性質(zhì)測(cè)試發(fā)現(xiàn):其帶隙為3.35 e V,表現(xiàn)出較強(qiáng)的光吸收能力,熒光壽命為6.13 ns。3)結(jié)合高壓拉曼及高壓X射線衍射對(duì)GeS及GeSe進(jìn)行了高壓下的晶體結(jié)構(gòu)研究。GeS納米材料高壓拉曼測(cè)試表明,在實(shí)驗(yàn)的最高壓力(14.9 GPa)范圍內(nèi),晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。GeSe的高壓原位X射線衍射結(jié)果表明:25.5 GPa壓力范圍內(nèi)晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,無結(jié)構(gòu)相變,通過B-M方程擬合得到GeSe的體彈模量B0=50.7(4)GPa。高壓拉曼測(cè)試表明GeSe在5.2 GPa左右Ag(1)振動(dòng)模的紅移及鍵長(zhǎng)鍵角的不連續(xù)性是由晶格畸變導(dǎo)致的。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG444;TB383.1
【圖文】：

屬于相當(dāng)劇烈的自持放電。關(guān)于電弧概念的介ttani 等人[59]在 20 世紀(jì) 60 年代末所報(bào)道的內(nèi)容。這種技術(shù)與放可追溯到上個(gè)世紀(jì)，初期主要針對(duì) C 電極在空氣中的放電現(xiàn)內(nèi)容也多與電學(xué)性質(zhì)相關(guān)。圖 2.1 所顯示的內(nèi)容是各種形式安特性曲線。伴隨著科學(xué)的進(jìn)步，電弧放電技術(shù)也逐漸被優(yōu)工作完善的同時(shí)，原本復(fù)雜的電弧放電過程也逐漸被人們所即在特定實(shí)驗(yàn)材料制作的陰陽兩個(gè)電極之間，人為施加電壓兩極間原本具有優(yōu)異絕緣性的實(shí)驗(yàn)氣體，同時(shí)形成一個(gè)具有瞬間離子化的工作氣體會(huì)轟擊目標(biāo)物質(zhì)使其在電場(chǎng)中被最大樣品會(huì)隨之產(chǎn)生，與此同時(shí)，可直接觀察到刺眼的光芒。一的氣體在反應(yīng)過程中，會(huì)導(dǎo)致觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象各不相同，光顏色等。持續(xù)放電的時(shí)候，會(huì)使區(qū)域溫度達(dá)到成千上萬攝具有明顯的變化梯度。

圖 2.2 不同實(shí)驗(yàn)條件下氬弧的溫度場(chǎng)分布.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備直流電弧等離子體放電系統(tǒng)，在近些年，對(duì)各類材料的制備所做出的關(guān)注[62-67]。本實(shí)驗(yàn)室課題研究小組，使用早期組內(nèi)自己搭建的實(shí)驗(yàn)裝置備出屬性各不相同的粉體材料，如稀土氮化物、Ⅲ Ⅴ族化合物材料、Ⅳ導(dǎo)體材料、超硬材料等。其中包含一維納米線、納米帶，二維納米片特殊形貌（納米球、多孔材料、立方體等）的材料。用于合成樣品材驗(yàn)裝置，操作過程簡(jiǎn)單易學(xué)、安全保障系數(shù)高、實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)適宜、對(duì)節(jié)省、目標(biāo)產(chǎn)物純凈無雜質(zhì)。實(shí)驗(yàn)過程中，可對(duì)電流進(jìn)行調(diào)控，通

【參考文獻(xiàn)】

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1 張勝利;劉尚果;黃世萍;蔡波;謝美秋;渠莉華;鄒友生;胡自玉;余學(xué)超;曾海波;;單層硒化鍺多形體的結(jié)構(gòu)特性和電子性質(zhì)（英文）[J];Science China Materials;2015年12期

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本文編號(hào)：2722381