納米硅-聚合物復(fù)合薄膜的制備及其光電特性研究.pdf

1、本論文分別利用脈沖激光消融法和射頻放電等離子體法制備了納米硅膠體，利用旋涂法制備了納米硅MEH-PPV復(fù)合薄膜。通過(guò)傅立葉變換紅外吸收光譜、Raman散射光譜、原子力顯微鏡、掃描電子顯微鏡，紫外-可見(jiàn)吸收光譜等技術(shù)手段，對(duì)所制備樣品的微觀結(jié)構(gòu)和能帶特性進(jìn)行了表征和分析。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)利用光致發(fā)光譜、光致發(fā)光激發(fā)光譜、光致發(fā)光時(shí)間衰減譜等光譜檢測(cè)手段分析了樣品中光生載流子的激發(fā)及重新復(fù)合過(guò)程，并對(duì)復(fù)合薄膜的光伏特性進(jìn)行了研究。
　

2、　 采用脈沖激光消融法在去離子水中制備了納米硅膠體，討論了不同能量對(duì)樣品發(fā)光的影響。研究結(jié)果表明，納米硅粒子在合成過(guò)程中被部分氧化，隨著激光能量的增加，發(fā)光強(qiáng)度明顯增大，發(fā)光峰半高寬減小，同時(shí)伴隨著發(fā)光峰微弱的藍(lán)移。進(jìn)一步分析表明，可變發(fā)光帶關(guān)聯(lián)于納米硅的量子限制效應(yīng)，2.2eV和3.1eV附近的固定發(fā)光帶分別源于樣品中納米硅與氧化硅界面處的Eδ中心和氧空位發(fā)光。
　　 采用射頻放電等離子體法制備了納米硅膠體，研究了不同氣體流

3、量對(duì)樣品微結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，隨著氣體流量的減小，樣品表現(xiàn)為非晶和微晶兩相結(jié)構(gòu)，樣品的光學(xué)帶隙逐漸減小，室溫光致發(fā)光逐漸紅移。進(jìn)一步分析表明，氣體流量減小，延長(zhǎng)了納米硅在等離子體區(qū)停留的時(shí)間，即延長(zhǎng)了納米硅粒子受電子碰撞晶化的時(shí)間，使樣品晶化度提高，同時(shí)又吸附了更多的硅原子形成大的納米硅粒子。
　　 采用旋涂法制備了不同納米硅含量的納米硅/MEH-PPV復(fù)合薄膜，對(duì)制備的復(fù)合薄膜的表面形貌和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。研究結(jié)

4、構(gòu)表明，納米硅的摻入改善了MEH-PPV薄膜的短波長(zhǎng)吸收的能力，隨著納米硅含量的增加，復(fù)合薄膜中MEH-PPV的熒光強(qiáng)度逐漸減弱，熒光壽命逐漸縮減，而納米硅的熒光壽命逐漸延長(zhǎng)。即納米硅含量的增加，加大了納米硅和MEH-PPV之間的接觸面積，納米硅和MEH-PPV之間的能量轉(zhuǎn)移效率增大。另外，對(duì)納米硅/MEH-PPV復(fù)合薄膜制成的太陽(yáng)能電池的光伏特性的研究表明，納米硅的摻入極大的改善了短路電流和轉(zhuǎn)換效率，表明納米硅/MEH-PPV復(fù)合材料