圖案化ZnO納米棒陣列的制備及光電化學電池性能研究.pdf

1、ZnO是室溫下激子束縛能高達60 meV的II-VI族直接寬禁帶(3.37 eV)半導體材料。納米 ZnO不僅具有納米材料的特性，同時還兼具半導體材料的特性，在光電子領域有望取代GaN半導體材料，成為受人矚目的新型光電子材料。同樣納米ZnO還在光電化學電池、生物傳感器、太陽能電池、場發(fā)射冷陰極、納米激光、紫外光LD和LED等新型電子器件領域表現出巨大的應用前景。ZnO納米材料形貌多樣，例如納米線、納米梳、納米環(huán)和納米棒等，是全世界科學家

2、關注的研究熱點。雖然 ZnO納米棒陣列的合成已經獲得了巨大的進步，但從長遠發(fā)展來看，利用快速、簡單和成本低廉的方法，實現ZnO納米棒陣列在排列方式、生長位置和形貌特征的精確調控，不僅是 ZnO納米棒陣列合成制備在未來的發(fā)展趨勢，同時也是器件性能優(yōu)化的保證。
　　本文采用雙光束激光干涉技術結合AR-N4340化學放大膠和低濃度顯影等手段，制備出曝光面積大和能量分布均勻的圖案化光刻膠模板。曝光時間為70~80 s時，所得光刻膠模板最佳

3、。利用光刻膠模板制備出大面積均勻、形貌可控、周期尺寸可調的 ZnO納米棒陣列，構建了基于圖案化 ZnO納米棒陣列的光電化學電池，并研究了其光電化學性能。
　　結合雙光束激光干涉技術和水熱合成法，制備出條紋狀線形和方形孔洞的圖案化模板并以此生長ZnO納米棒陣列。圖案化ZnO納米棒陣列周期約1μm，納米棒陣列直徑為200 nm，高度隨著反應時間的延長而增加。
　　構建了圖案化 ZnO納米棒陣列電化學電池。結合雙光束激光干涉技術和

4、水熱合成法，制備了方形排列的圖案化ZnO納米棒陣列，與普通ZnO納米納米棒陣列相比，比表面積增大6倍，光轉氫效率最大達到0.18％，提高135%。
　　構建了圖案化ZnO納米棒陣列/CdS異質結光電化學電池。采用離子吸附反應法在圖案化的ZnO納棒陣列表面沉積CdS納米顆粒。CdS的引入，有效增大可見光吸收范圍、提高光生載流子的轉移速率同時抑制電子空穴的復合。0 VvsAg/AgCl偏壓下，光電流密度最大達到1.2 mA cm-2，