一維硫化鉍納米-微米結(jié)構(gòu)的合成及性質(zhì)研究.pdf

1、作為一個非常重要的主族金屬硫化物，硫化鉍的直接帶隙為1.3eV，在很多領(lǐng)域里有著潛在的應(yīng)用，比如光電轉(zhuǎn)化、熱電、電化學(xué)儲氫等。本論文合成了一維硫化鉍納米線和納米帶，測試了材料的晶體結(jié)構(gòu)和形貌，并研究了一維結(jié)構(gòu)下硫化鉍材料的熱電、光電和光催化性質(zhì)。主要研究工作及內(nèi)容概括如下：
　　利用復(fù)合鹽媒介法，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度、生長時間和添加的水量，成功制備了不同形貌的斜方晶系硫化鉍納米材料，并且得到了長度在20μm以上的高結(jié)晶度硫化鉍納米線。

2、我們測試了納米片與納米線的混合形貌樣品（P1）、納米線形貌樣品（P3）和納米片形貌樣品（P8）的光學(xué)帶隙，并將三個樣品壓制成膜，測試了三個樣品的表面形貌、表面電阻率和Seebeck系數(shù)。從結(jié)果上得出，硫化鉍納米線壓制而成的薄膜樣品的功率因數(shù)要高于另外兩個樣品，這得益于其低于其他樣品的電阻率和高的Seebeck系數(shù)。并進(jìn)一步論證出，納米線薄膜樣品較低的電阻率是由于其高的載流子濃度，高的遷移率是由于其高的取向度和結(jié)晶度。薄膜中的納米線結(jié)構(gòu)在

3、a-c和b-c平面為電子提供了快速的傳輸通道（電子晶體），同時也在這兩個平面和納米線晶粒的界面之間產(chǎn)生有效的聲子散射（聲子玻璃）。除此之外，大量小尺寸晶粒晶界的引入也會對聲子產(chǎn)生明顯的散射作用，同時由于界面勢能的作用，也會過濾掉低能量的電子，從而增強Seebeck系數(shù)。
　?、诶霉饪膛c磁控濺射技術(shù)，制備出了以SiO2/Si為基底的微米金電極，在光學(xué)顯微鏡下，用韌性的細(xì)絲將納米線搭在兩電極之間，成功獲得了兩個單根硫化鉍納米線電極。

4、對其中一個電極，利用掃描電鏡中的聚焦粒子束（FIB）技術(shù)，沉積了Pt在納米線與電極的接觸點上，消除電極的肖特基勢壘。另一個單根電極不做處理，作為對比電極。此外，利用同一批生長出的納米線壓制成薄膜，用導(dǎo)電玻璃(FTO)與硫化鉍薄膜制備了三明治結(jié)構(gòu)的FTO/Bi2S3/FTO薄膜電極，并測試了三個電極的光電性質(zhì)。在室溫大氣的環(huán)境下，我們用氙燈光源測試了兩個單根納米線電極的光電性質(zhì)，兩個電極都展示了高靈敏的、可周期性循環(huán)的光電響應(yīng)，其中沉積了

5、Pt的電極展示出了更好的電流穩(wěn)定性，而未沉積Pt的電極則展示出了更快的響應(yīng)速度。另外，相比于納米線壓制而成的薄膜電極，兩個單根電極均展示出了更好的光電性能。結(jié)果表明單根硫化鉍納米線制備的電極可以被用作光電探測器或者光開關(guān)。
　?、垡韵跛徙G與硫代硫化鈉為溶質(zhì)，丙三醇和去離子水的混合溶液為溶劑，氫氧化鈉為調(diào)節(jié)劑，制備出了長度可達(dá)到幾毫米的斜方晶系硫化鉍納米帶。通過掃描電鏡對樣品的形貌觀察，我們發(fā)現(xiàn)所制備的樣品為納米線和納米帶的混合物，

6、其直徑范圍從100納米到幾微米左右。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，樣品中很多納米帶是由更細(xì)小的納米線或者納米帶聚合在一起生長而成。為了更好的了解納米帶的結(jié)構(gòu)信息，我們對樣品做了透射電鏡分析，從透射電鏡測試中，找到了兩根正在聚合生長的納米帶，并對分叉點做了高分辨分析。通過去噪聲處理，得到了更加清楚的晶格條紋圖，從圖中觀察到了交點處的晶格排列信息，對樣品的生長有了更直觀清晰的認(rèn)識。利用化學(xué)法，制備出了CdS/Bi2S3異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，測試了制備的異質(zhì)結(jié)樣品對