纳米光电材料研究简介

综述了光电材料的研究现状和应用前景，介绍了光电材料的分类和光电转化原理，并且着重阐述了纳米光电材料的性质特点、制备方法以及表面修饰。最后，对其表征方法做了简要介绍。     

内场助结构Ag-O-Cs光电发射薄膜真空制备研究

通过掩膜预处理和挡板转移技术的配合,利用真空沉积方法首次制备了内场助结构Ag-O-Cs 光电发射薄膜。Ag-O-Cs薄膜内场助光电发射特性测试结果表明,该方法能够有效地实现Ag-O-Cs 薄膜体内电场的加载与表面电极的引出,薄膜光电灵敏度随内场偏压的增大而上升。Ag-O-Cs 薄膜在内场作用下的光电发射增强现象与薄膜体内能带结构变化、低能电子参与光电发射等物理机制有关。     

用于Gratzel型太阳能电池的二氧化钛膜研究

综述了用于Graetzel型太阳能电池的纳米二氧化钛膜研究进展。指出提高纳米二氧化钛的比表面积、改善二氧化钛膜的表面结构可加强其吸附单分子层染料及传输电子的能力，可有效提高Graetzel型太阳能电池的光电转化效率。     

用于Gr tzel型太阳能电池的二氧化钛膜研究

综述了用于Gratzel型太阳能电池的纳米二氧化钛膜研究进展。指出提高纳米二氧化钛的比表面积、改善二氧化钛膜的表面结构可加强其吸附单分子层染料及传输电子的能力,可有效提高Gr?tzel型太阳能电池的光电转化效率。     

一步法合成微纳结构TiO_2及在染料敏化太阳电池中的应用

TiO2纳米颗粒具有较高的比表面积及吸附性能,使得其在染料敏化太阳电池中的应用及效率取得了突出的进展.近年来,TiO2微米球由于具有较大的比表面积、对可见光的散射作用强,以及特殊的微纳米结构等特点,倍受人们的关注.因此,为了获得较高的光电转化效率,充分利用各维度微纳米材料的优点,制备复合维度的光阳极结构薄膜是目前研究的热点.在本研究中,我们采用一步法直接合成了TiO2微米球与纳米颗粒共生纳米材料,该共生材料具有较大的比表面积、优良的光散射作用.将其作为光阳极材料应用于染料敏化太阳电池中,与纯微米球及纳米颗粒相比,基于该共生纳米材料制备的光阳极薄膜的染料吸附量大、电子寿命长,有效地提高了电池的短路电流密度,在相同的多孔薄膜厚度为7.2μm时,得到了8.15%的光电转化效率,优于纯微米球的7.60%及纳米颗粒的6.83%.最后,通过加入一层纳米颗粒(4.8μm)进行薄膜结构优化及Ti Cl4处理,基于该共生微纳米结构的太阳电池获得了10.82%的高光电转化效率.     

局域表面等离子体增强锗的光电响应特性

局域表面等离子体共振(local surface plasmon resonance,LSPR)因其对光独特的响应特性而在纳米光电子领域成为研究的重点.作为重要的微电子材料,锗在近红外波段的光电响应较弱,而把局域表面等离子体应用在锗材料中,必然会改善锗的光电响应特性.利用时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)法,详细研究了1,2,3个银纳米颗粒嵌入锗中的消光光谱.结果发现,在可见光以及近红外比较宽的波长范围内,这种复合结构可以有效增强锗的光电响应特性,且多个孤立的银纳米颗粒会表现出与1个银纳米颗粒不一样的光电响应特性.同时,LSPR导致的光响应特性与光源的偏振、颗粒尺寸、颗粒个数以及颗粒之间的距离有依赖关系.这一结果不仅对锗在光电子领域的应用有重要意义,也可以拓宽局域表面等离子体在纳米光电子领域的应用范围.     

稀土元素在Ag-BaO光电薄膜中的作用

根据光电阴极的固溶胶理论,结合实验结果对稀土元素在Ag-BaO薄膜中的作用及其对光电发射性能的影响进行了分析。结果表明,增强光吸收和改善光电子输运条件是提高Ag-BaO薄膜光电发射电流的两个因素,而Ag纳米粒子的粒度对这两个因素都有重要影响。由于金属纳米粒子的光吸收是表面等离子激元的吸收,稀土元素在Ag-BaO薄膜中对Ag纳米粒子的细化,球化和密集的作用,使纳米粒子总表面增大,有利于增强薄膜的光吸收能力。Ag纳米粒子的细化还能够增大等效洛仑兹振子能量,降低金属微粒与半导体等效界面位垒,改善光电子输运条件,因而稀土元素在Ag-BaO薄膜中可以起到提高Ag-BaO薄膜的光电发射性能的作用。     

新型等离激元光学和过渡金属二硫化物复合体系

过渡金属二硫化物(Transition Metal Dichalcogenides, TMDs)以其优异的光电子学特性,在诸如光捕获、光电探测、光电晶体管、发光二极管以及纳米激光器等领域中展现出了强大的应用潜力,成为当前研究前沿热点之一.少层TMDs材料的带隙处于可见和近红外区间,其激子在室温下具有很大的束缚能、高谐振子强度,且单层TMDs由于空间反演对称性的破缺具有能谷选择的圆二色性等,这些特性使得TMDs材料格外引人注目.金属纳米结构的表面等离激元具有亚波长的光局域特性,可通过合理的结构设计实现对其共振波长、频谱宽度、近场增强倍数、远场辐射特性的灵活控制.将等离激元光学结构和过渡金属二硫化物相结合可大幅拓宽纳米光子学前沿基础问题研究与纳米光电器件的设计应用.本文综述了表面等离激元和TMDs材料复合体系的最新研究进展,着重阐述了为何这类复合体系能够提供他们各自体系所不能具有的特性.比如,表面等离激元的近场增强(场局域)效应可极大增强许多纳米光学系统中的光与物质相互作用强度,可用于对TMDs材料的光吸收、光发射、光电流以及非线性光学等过程进行调制. TMDs材料具备的受外界环境调控的强激子效应和能谷选择的圆二色性等特性,可为表面等离激元纳米结构提供丰富的主动调制手段与能谷自由度.最后展望了该新型复合体系未来的研究方向和机遇.     

聚吡咯纳米小球的光电探测性能研究

通过微乳液法制备尺寸均一的聚吡咯(PPy)纳米小球,并通过溶液沉积法在氧化铟锡玻璃表面制备聚吡咯纳米小球的光电化学池工作电极,以研究其光电探测响应性能。利用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR),紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis),拉曼光谱仪 (Raman)及X-射线粉末衍射仪(XRD),表征及探讨所制备的聚吡咯纳米小球的形貌、尺寸及其物理和化学性能;采用光电化学池的方法对所制备的聚吡咯纳米小球进行光电探测,通过调节测试参数,系统研究聚吡咯纳米小球的光电探测响应行为。结果表明：制备的PPy纳米小球尺寸均一,缺陷少,光电探测能力强(904 nA/cm2),响应速度快(0.6 s)并赋有高的环境稳定性。研究结果可为开拓高性能基于导电聚合物的光电探测器提供理论基础。     

光电转换和热光电转换的实现和应用

为了降低光电转换产品的成本,提高光电转换的效率和能量的利用率,在介绍了光电转换和热光电转换的基本原理以及发展方向后,从动力学角度推导了热光电转换过程中选择发射器的性能与发射器材料的微观作用参数的依赖关系,为寻找用于有效热光电转换过程的高性能选择发射器材料指明了方向;最后介绍了当前光电转换和热光电转换的应用情况。