项目名称: 表面缺陷决定的单晶二氧化钛纳米线阵列电极的电子传输性能及其提高

项目编号: No.21501193

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 盛夏

作者单位: 苏州大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 电极材料的电子传输性能往往是决定光电转换器件性能的关键因素。阵列单晶一维二氧化钛纳米结构由于具有直接的电子传输通道,潜在的快速电子传输性能而被应用于各种光电转换器件中。然而研究发现电子在其中的传输并不比在多晶纳米颗粒薄膜中快。表面缺陷是限制电子传输性能的关键因素。本项目针对影响单晶一维二氧化钛纳米线电子传输性能的表面缺陷(氧空位和钛间隙)进行研究,并在此基础上对纳米线进行表面处理,消除表面缺陷或降低缺陷密度,提高其电子传输性能。项目将通过利用X射线光电子能谱、荧光光谱等测试手段对氧空位和钛间隙分别进行表征;结合瞬态光电测试技术探究缺陷密度以及缺陷能级分布对电子传输的影响;采用腐蚀法去除表面缺陷层等思路对一维纳米线进行处理,提高电子传输性能。本项目的研究结果将使阵列单晶一维纳米结构同电子传输性能之间的构-效关系得到体现,有助于促进阵列单晶一维纳米结构材料的广泛应用及相应器件性能的提高。

中文关键词: 一维纳米结构;二氧化钛;表面缺陷;电荷传输;表面处理

英文摘要: Charge transport within electrode materials plays a major role in determining the optoelectronic device performance. Ordered single-crystal TiO2 nanowire arrays which offer an ideal electron transport path are expected to have fast electron mobility, and have received substantial attention in various optoelectronic devices. However, measurements have shown that their electron mobility is not superior to that in random nanoparticle films. Surface defect is one of the key factors limiting the electron transport. In this project, we will study the surface defects (including oxygen vacancy and titanium interstitial) that limit the charge transport in ordered single-crystal rutile TiO2 nanowire arrays. Furthermore, we will do surface treatment on the TiO2 nanowire arrays in order to remove surface defects or reduce their density, and improve their charge transport property. By using spectroscopies like X-ray photoelectron spectroscopy, photoluminescence, oxygen vacancy and titanium interstitial defects will be characterized separated; by using transient photoelectric technology, the impact of density and energy level distribution of defects on the charge transport will be studied; surface treating approaches like etching will be tried in order to remove the surface defect layer and improve the charge transport of nanowires. This project will enable the structure-activity relationship between ordered single crystal one dimensional nanostructure and fast charge transport be reflected, which is significant in promoting the wide range application of ordered single crystal nanowire arrays and improving the corresponding device performance.

英文关键词: one dimensional nanowire arrays;TiO2;surface trap states;charge transport;surface treatment

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