,万方数据纳米结构的形貌调控振动特性研究,上构筑结构为的太阳能电池，转化效率仅为。随后，在其前期的研究基础上，采用连续蒸发法制得了薄膜，用此薄膜制得的电池转换效率为。年，等人制备了基薄膜太阳能电池结构，测得开路电压为，短路电流密度为，填充因子为，转换效率η可达。年，课题组在玻璃衬底上用电子束蒸发法制得了前驱体。将前驱体于气体氛围下进行硫化，得到薄膜。最终制得的基薄膜太阳能电池的开路电压为，短路电流密度为，填充因子为，转换效率为。年，等人采用热蒸发法，将元素沉积在镀有的玻璃衬底上，并在下退火得到薄膜吸收层，制得的太阳能电池转换效率高达。年，等人用共蒸发法沉积得到薄膜，构筑了太阳能电池，开路电压为，转化效率为，这是目前利用快速共蒸发法制得的最高转换效率的太阳能电池。同年，等人在等人的研究基础上，以为前驱体，采用真空热蒸发法将前驱体沉积在温度为的玻璃衬底上相对较低的衬底温度可以减少杂相，得到薄膜并组装成吸收层厚度为的太阳能电池，其转化效率高达。真空溅射法离子轰击固体表面，固体表面原子或分子获得入射粒子所携带的部分能量，万方数据第章绪论从而使其溅射沉积镀膜的现象称为“溅射”。年，和首次用溅射技术制得薄膜，年，等人采用射频磁控溅射的方法，将，和前驱体沉积在玻璃衬底上，再于氩气和硫蒸汽氛围中温度下退火，制得了薄膜，光吸收系数为，测得带隙宽度是，接近太阳能电池的最佳带宽。年，研究小组用带有两个溅射源的混合溅射的方法，通过连续沉积金属元素并在蒸汽中退火，从而制得薄膜样品，导电类型是型。年，等人用带有三个射频源的共溅射方法沉积前驱体，然后再利用气相硫化的方法制得了薄膜，转化效率高达，这是在当时获得的转化效率最高的基薄膜太阳能电池。年，等人用和作为靶源，通过共溅射的方法在镀有的钠钙玻璃衬底上获得前驱体，然后将衬底放入去离子水中，最终得到薄膜吸收层，最后测得电池转换效率高达。年，大量研究采用溅射法沉积薄膜，其中等人用直流磁控溅射法制备了高质量的薄膜。利用射线衍射对其进行物相分析，结果表明面是的优先生长方向，进步组装成结构的太阳能电池，开路电压为，短路电流密度为，填充因子为，转换效率较低为。通过拉曼散射光谱观察到两个主要特征峰的频率分别位于和处，与体相材料结果相致，测得禁带宽度为。同年，张军课题组分别用离子束溅射和射频磁控溅射两种方法制备了薄膜，对薄膜的结构电性能光性能进行了深入的研究。激光脉冲沉积激光脉冲沉积，简称，是将脉冲激光器产生的高功率脉冲激光聚焦于靶材表面，使其表面产生高温及烧蚀，并进步产生高温高压等离子体，最后等离子体定向局域膨胀在衬底上沉积成膜。与其它制膜技术相比，具有如下优点无污染，易于控制工艺简单，方法灵活，可制备多种薄膜材料多靶材组件变换灵便，易于制备多层膜及异质结结构。基于技术的以上优点，研究者们开始尝试用这种方法来制备薄膜。年，等人第次用激光脉冲技术在衬底上外延生长出了薄膜。年，等人用该技术制备了薄膜，并构万方数据第章绪论筑了太阳能电池，开路电压为，短路电流密度是，填充因子是，转换效率为。年，等人用技术研究了不同激光入射能量对薄膜的结构表面形态及光学性能的影响。结果表明，当激光的入射能量增大至时，薄膜的结构表面形态和光学性能达到最佳，但是当激光入射能量超过时，薄膜的结构表面形态和光学性能会逐渐被破坏。最近，等人在玻璃衬底上制备出薄膜，在不同温度下，其禁带宽度在范围内变化。年，报道了用技术制得的基薄膜太阳能电池，其转换效率为，同年，该课题组在之前研究的基础上，对实验进行改善，又得到了的光电转换效率。喷雾热分解方法年，和首次报道了用喷雾热分解方法在玻璃衬底上沉积了薄膜，测得其禁带宽度为。十年后，等人用相同的方法制得禁带宽度为的结晶性良好的薄膜样品。年，课题组通过喷雾热解法在钠钙玻璃衬底上沉积了薄膜，其带隙宽度随衬底温度在范围内变化。然而，却没有关于喷雾热分解法制备的基太阳能电池的报道，年，研究小组制备了异质结，组装成电池结构，开路电压为，短路电流密度为。随后，和研究了钠元素对结构和电性能的影响，用硅酸硼玻璃替代钠钙玻璃，发现导电性和载流子浓度都有所增强。电化学方法电化学方法是指通过电解反应，在固体表面上获得沉积层，从而制备纳米材料，因该方法是在非真空下进行，近年来被广泛用于半导体薄膜材料的制备。年，等人用硫化电镀前驱体的方法制得了薄膜。制得的太阳能电池在时的开路电压为，短路电流密度为，转化效率是。同年，等人通过电镀前驱体，然后让其在气氛下进行固态反应，由此得到薄膜。制备出的太阳能电池转化效率为，开路电压为，短路电流密度为，填充因子为。光照后，效率增加至。万方数据第章绪论溶胶凝胶法溶胶凝胶法是种简单的低成本的化学方法，分为两步前驱体溶液的制备，将金属有机化合物金属无机化合物或上述两种混合物溶于有机溶剂中通过旋涂法，将前驱体溶液沉积在衬底表面，退火后得到薄膜样品。很多研究者使用该方法制备薄膜。如等人在年就用溶胶凝胶法在氛围下退火后制得了单相的薄膜样品，产物的组分接近化学计量比，在室温下测得带隙宽度是。随后，制备了基太阳能电池，开路电压是，短路电流密度是，填充因子是，在的条件下测得转换效率是。同年，等人用与同样的方法得到了开路电压为短路电流密度为填充因子为以及转换效率为的基太阳能电池。最近，该小组以的计量比制备薄膜，获得了转换效率的太阳能电池。年，等人利用溶胶凝胶旋涂法成功制备了太阳能电池吸收层薄膜，该薄膜的吸收系数高于，禁带宽度是。其他制备方法除了以上介绍的几种方法外，丝网印刷法，化学浴沉积法，化学蒸发法等也常常被用于制备薄膜材料。年，等人用简易的丝网印刷法制备了吸收层，测得太阳能电池开路电压为，短路电流密度为，填充因子是，在下的转换效率是。进步霍尔效应测试得出，该薄膜载流子浓度为，电阻为，霍尔迁移率为。拉曼散射拉曼散射是研究晶格振动属性的个重要方法，常用于研究晶格的结构缺陷和杂质等问题，另外它还可以表征些动态过程，如声子随温度的变化过程及应力的弛豫过程。拉曼光谱就是基于散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱所进行的分析方法，从中可以获得材料的许多物理信万方数据论文资助项目国家自然科学基金项目，项目编号分类号学校代码学号东华大学硕士学位论文纳米结构的形貌调控振动特性研究姓名章莎莎指导老师王春瑞东华大学理学院物理系申请学位级别硕士学科专业名称光学工程论文提交日期年月论文答辩日期年月培养单位东华大学理学院物理系学位授予单位东华大学答辩委员会主席万方数据东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名签字日期年月日万方数据东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密。学位论文作者签名指导教师签名日期年月日日期年月日万方数据纳米结构的形貌调控振动特性研究纳米结构的形貌调控振动特性研究摘要基太阳能电池的光电特性强烈依赖于的晶格结构化学计量比杂质表面缺陷二元相以及形貌等因素，这些因素很大程度上会影响的振动特性。因此，为了进步提高其光电性能，有必要对纳米结构的振动特性进行深入研究。据我们所知，的形貌调控振动特性目前还没有相关文献报道。本文利用三种不同方法制备出三种形貌的纳米结构，研究了三种不同形貌纳米结构和其振动特性的关系，以期通过形貌调控其振动特性，具体内容如下利用溶剂热方法，合成了纳米颗粒。以和粉为前驱物，用乙二胺作溶剂，成功地合成了纳米颗粒。采用射线粉末衍射，射线光电子能谱仪，场发射扫描电子显微镜，高倍透射电子显微镜和电子衍射图对其进行表征。结果表明，合成的为团簇状纳米颗粒，粒子尺寸为。发展了种简易的方法，并利用它合成了纳米棒。首先将和硫脲前驱物充分溶解在二甲基亚砜中，形成淡黄色前驱体溶液在衬底上匀速滴下前驱体溶液并在转速下旋转，停止滴液然后让涂有前驱体溶液的衬底在转速旋转将经过二次旋涂的衬底在空气中下退火旋涂和退火过程是个循环，循环次后，在衬底上成功制备纳米棒。利用和对样品的物相和结构进行分析，结果显示绝大部分纳米棒垂直于衬底生长，少部分纳米棒和衬底成定角度，直径分布范围为纳米，长度从几百纳米到微米左右。结合相应的图可知，所制得的纳米棒是单晶。系统地研究了退火温度循环次数前驱体溶液的浓度和转速等因素对纳米棒生长的影响。利用溶液法制备了纳米棒阵列。按照本课题组以前的工作，首先利用水热法在衬底上制备了纳米棒阵列，然后通过连续离子层吸万方数据纳米结构的形貌调控振动特性研究附与反应法将沉积到纳米棒阵列上，形成芯鞘纳米棒阵列，最后将芯鞘纳米棒阵列浸入溶有以及硫脲的无水二甲亚砜溶液，数分钟后取出，在氮气氛围下退火，自然冷却至室温，即得异质结纳米棒阵列。运用和进行分析，发现纳米颗粒成功包覆着芯鞘结构，纳米颗粒的直径约为，晶面间距与四方结构的的面相致。结合对应的图可以发现，与和的单晶结构不同，鞘层是多晶结构。利用谱研究了基纳米材料的形貌和振动特性的关系。纳米颗粒纳米棒和异质结纳米棒阵列的室温谱均显示个峰，分别位于和处，归属为的声子模。并未观察到其它二元相或杂质的特征峰，表明制得的纳米结构是单纯相。和薄膜相比，这三种形貌的声子模的峰位均发生红移且半高宽宽化。进步研究发现的声子模随形貌的变化比随尺寸的变化更加敏感，即通过形貌变化可以调控其振动特性。为了探究声子模红移和半高宽宽化的原因，研究了纳米颗粒纳米棒和异质结纳米棒阵列的声子模随温度变化的关系。结果表明，声子模频率红移，主要是由于声子的非简谐振动引起的。结合声子寿命分析半高宽宽化原因在低温下温度小于峰形变宽主要是由于三声子衰变过程引起的温度高于，半高宽宽化主要受到三声子和四声子衰变过程的共同作用。霍尔效应测量表明，制备的纳米结构是型半导体。关键词，形貌调控，旋涂法，变温拉曼谱，型半导体万方数据纳米结构的形貌调控振动特性研究,