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本论文围绕着低维纳米材料的制备这一主题,利用氧化铝模板,一方面以有机导电聚合物和无机半导体为构筑基元设计了一系列具有不同微结构和杂化界面的一维无机/有机杂化纳米材料,另一方面进行了有机金属配合物低维纳米材料的制备,并研究了它们的光学、电学性质,主要包括以下几个部分内容:
1.我们通过控制有机金属配合物[Ir(ppy)2Cl]2在氧化铝模板中的自组装,在不同的温度条件下,分别得到了[Ir(ppy)2Cl]2的纳米线、纳米线-纳米管结、纳米管。通过SEM、TEM、EDS等手段对其结构进行了表征。我们分别采用荧光共聚焦显微镜和荧光光谱仪对比研究了[Ir(ppy)2Cl]2体材料、纳米颗粒、纳米线、纳米管和纳米线-纳米管结的荧光性质。结果表明,相对于体材料,[Ir(ppy)2Cl]2纳米结构的发光强度明显增强,并出现蓝移。
2.我们设计合成了基于有机导电聚合物聚苯胺(PANI)和无机半导体硫化镉(CdS)的P-N结纳米线。PANI/CdS异质结纳米线阵列具有良好的形貌,展现出单组份所不具备的光控整流特性。另外,它对420nm的蓝光有灵敏快速的光响应,PANI/CdS异质结纳米线阵列的整流比和光照强度呈现线性关系,这意味着光照强度能根据整流比被定量检测。
3.我们设计合成了基于有机导电聚合物聚噻吩甲酸甲酯(PTCM)和无机半导体硫化镉铅(PbS)的共轴P-N结纳米线,这些纳米线具有新型的嵌入式结构异质结,具有更大的异质结界面。PTCM/PbS异质结纳米线阵列展现出了优异的二极管整流特性,另外它还展现出优良的电开关性能,具有比单组份PbS纳米线阵列更大的开关比。
4.我们通过电化学共沉积的方法制备了CdS/PPV均匀杂化纳米线阵列,这些杂化纳米线结构致密,其中有机和无机成分均匀分布,结合牢固。我们研究了CdS/PPV均匀杂化纳米线的光电响应性能,发现:(1)相对于单组份CdS纳米线阵列,CdS/PPV均匀杂化纳米线阵列的光响应性能提高了17倍;(2)在不同波段光的照射条件下,CdS/PPV均匀杂化纳米线阵列对545nm的绿光显示出最明显的光响应性能,而且光开关比和光照强度呈现线性关系,这意味着光照强度能根据光开关比被定量检测;(3)CdS/PPV均匀杂化纳米线阵列展现出优良的电开关性能,相对于黑暗条件下,均匀杂化纳米线阵列在545nm光的照射下,电开关比提高了4.6倍。