電紡氧化鋅納米纖維的制備及其光電流性能研究.pdf

1、ZnONanofibersanditsPhotocurrentProperty一，學(xué)科專業(yè)：研究生：指導(dǎo)教師：材料學(xué)侯聞婷封偉教授天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二零一零年六月一苓一苓牛六月‘弋l◆‘I★中文摘要氧化鋅(ZnO)因具有寬禁帶(337eV)和高激子結(jié)合能(60MeV)等特點(diǎn)，而成為重要的多功能半導(dǎo)體材料。納米ZnO由于尺寸小，比表面積大，具有一系列優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)和化學(xué)性能，同時(shí)通過選擇性摻雜Zno能夠有效調(diào)節(jié)其光電性能，

2、使其在電學(xué)、光學(xué)、生物、醫(yī)藥等領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。本文采用靜電紡絲法制備了ZnO及鋁(AI)摻雜ZnO(AZO)納米纖維膜，研究了Al摻雜對ZnO微觀結(jié)構(gòu)及光電性能的影響。在此基礎(chǔ)上，通過在聚3十二烷基噻吩(PATl2)的氯仿溶液中浸泡吸附的方法，制備了納米ZnO／PATl2復(fù)合薄膜材料，研究了PATl2的加入對ZnO納米纖維膜光學(xué)、電學(xué)性能的影響。首先研究了該體系的最佳靜電紡絲工藝，制備的ZnO納米纖維的平均直徑約為169nm。結(jié)

3、果顯示，Al摻雜量的提高會引起ZnO納米纖維變細(xì)、晶粒尺寸減小、紫外區(qū)吸收峰藍(lán)移以及熒光光譜增強(qiáng)，之后對這些現(xiàn)象進(jìn)行了探討分析。此外，紫外可見吸收光譜結(jié)果表明隨Al摻雜量的提高，ZnO禁帶寬度增大，證明能夠通過制備方法中AI摻雜調(diào)控ZnO納米纖維的微觀形貌及物理性能。研究發(fā)現(xiàn)，電紡制備的ZnO納米纖維膜在白光照射下具有光電流響應(yīng)。隨Al摻雜量(0at％3砒)的提高，ZnO納米纖維的導(dǎo)電性呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，在白光照射下的光電流響應(yīng)也

4、出現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱現(xiàn)象，當(dāng)AJ摻雜量為lat％時(shí)，光電流強(qiáng)度最高，衰減現(xiàn)象最弱，與未摻的ZnO納米纖維相比，光電流強(qiáng)度提高了近100％，光電流約為暗電流的30倍，有望應(yīng)用于光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。PATl2與ZnO納米纖維復(fù)合可以有效拓寬薄膜光譜吸收范圍，且PATl2的加入能夠顯著提高ZnO納米纖維膜的光電流響應(yīng)性能，光電流強(qiáng)度提高了約80％，因此基于ZnO電紡納米纖維的ZnO／P!ATl2薄膜材料在光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域也具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：氧化鋅