【摘要】：異質結是由兩種不同的半導體材料接觸所形成的過渡區(qū)域,利用異質結制作的光電探測器、應變傳感器、激光器、電致發(fā)光二極管等,比用同質結制作的同類元件的性能優(yōu)越。石墨烯是由碳原子構成的二維單層片狀結構的新材料,因具有一些獨特的理化性質如高的載流子遷移率、雙極化電場效應、反常量子霍爾效應、紫外可見區(qū)高的透射率等被廣泛應用于場效應晶體管、納米器件、自旋器件、超級電容器、透明導電電極、儲氫材料和儲能材料等諸多領域。一維二氧化鈦納米材料,尤其是二氧化鈦納米管是一種重要的寬禁帶半導體金屬氧化物,它具有優(yōu)良的物理和化學性能,如高比表面積,高速的電子傳輸通道、良好的光吸收、低成本和穩(wěn)定的化學性質等被廣泛應用于生物醫(yī)學、太陽能電池、光電探測、氣體檢測、光催件降解污染物等領域。本文主要以石墨烯/硅異質結和基于TiO_2納米管的異質結的制備及其光電性能的研究為核心內容。首先,將石墨烯薄膜轉移到硅基底上來制作石墨烯/硅異質結,測試了石墨烯/硅異質結的光伏性能。利用濃硝酸和濃鹽酸對石墨烯進行處理并對處理之后的石墨烯/硅異質結進行光伏性能的測試。結果表明,石墨烯/硅異質結具有明顯的光伏性能,經過濃硝酸和濃鹽酸處理之后其光伏性能有一定的提升。其次,我們在鈦片表面通過電化學陽極氧化的方法合成了高度有序的TiO_2納米管陣列結構,接著通過簡單的電化學沉積方法成功地將NiO納米顆粒沉積到TiO_2納米管的表面上形成NiO/TiO_2納米管異質結,并研究了NiO/TiO_2納米管的紫外探測性能。結果表明NiO/TiO_2納米管在1 V偏壓下光照強度為0.033 mW/cm~2條件下的響應度,EQE和光電流密度分別為0.51 A/W,169.8%和0.102 mA/cm~2。在NiO/TiO_2納米管的基礎上我們采用電化學還原H_2PtCl_6的方法沉積了Pt金屬顆粒,并研究了Pt/NiO/TiO_2納米管的紫外探測性能。最后,我們分別采用化學還原Ag NO_3的方法和電化學還原H_2PtCl_6的方法在TiO_2納米管中均勻沉積了Ag和Pt納米顆粒形成Ag/TiO_2納米管和Pt/TiO_2納米管異質結,并研究了它們的紫外探測性能。測試實驗結果表明:Ag/TiO_2納米管在1 V偏壓和光照強度為1.04 m W/cm~2的375 nm的紫外光照射下,其光電流密度可達0.312 m A/cm~2,響應度為0.21 A/W,外量子效率(EQE)為70.8%。此外Pt/TiO_2納米管在1 V偏壓和光照強度為1.37mW/cm~2的375 nm紫外光照射下,其光電流為0.212 m A/cm~2,響應度為0.015 A/W,外量子效率(EQE)為5.11%。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O472
【圖文】：

制備方法TiO2納米管的方法有很多種，主要包括水熱合成法面對這些方法做簡單的介紹。就是首先通過化學或者物理的方法在模板上制造出貌或者尺寸，然后在通過一定的手段將原材料的前最后再運用一定的手段將模板出去，保留所需材料Qiu[27]等人于 2006 年采用模板法制備了 TiO2納米者首先通過定向生長氧化鋅基體表面上形成氧化鋅到含有 TiO2的膠體溶劑中，這樣經過一段時間 Ti一層緊密包裹著氧化鋅納米柱的薄膜，最后通過化蝕掉，即得到了有序的 TiO2納米陣列。雖然利用模2納米陣列結構，但這種方法需要消耗大量的成本，，TiO2納米管的結構在去除模板基底的過程中很容

太原理工大學碩士研究生學位論文O2納米管的方法。Ranjitha[28]等于 2015 年氧化鈦納米管管徑和管長分別為 11.23 n鈦的前驅體，利用無水乙醇將 0.1 M 的乙鈦溶膠。接著向二氧化鈦溶膠中加入 10 M反應釜中，反應溫度控制在 150℃，反應時鈦沉淀進行過濾，并煅燒 1 h 就可以得到 500℃。

圖 1-3 陽極氧化法制備 TiO2納米管原理圖[30]Fig.1-3 Schematic diagram of anodic oxidation method[30]圖 1-3 是 Macak 等人于 2007 年采用陽極氧化法制備 TiO2納米管（a）圖是反應裝置圖。Changsong Chen[12]等人采用陽極氧化法制備出陣列的 SEM 圖如圖 1-4 所示，從圖中我們可以看到，陽極氧化法合成陣列具有極高的有序度，十分均勻的管徑，且納米管薄膜平整度較高。

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