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探讨阵列用于紫外探测器的TiO_2纳米管阵列电极的制备与光电性能硕士论文格式
0℃)不会破坏纳米管阵列的有序结构,但高温(600℃)会使纳米管管口破碎,阵列表面失去多孔结构。光电测试结果说明,400℃热处理的纳米管光电性能最佳。2、在阳极氧化法中,高电压所形成的强电场以及较高的F-离子浓度有利于F-离子在Ti片表面的蚀刻,并形成高度有序的纳米管阵列结构。在相同氧化电压下,纳米管阵列的厚度与氧化时间成
摘要:TiO2纳米管阵列薄膜因其优良的光电活性、稳定的物理和化学性质、简单的制备工艺和较大的比表面积等优点,使其成为制作低成本、高性能紫外探测器的理想材料。本论文探讨以NH4F/H2O/乙二醇为电解液,采取二次阳极氧化法制备高度有序TiO2纳米管阵列的策略,通过工艺制约调控阵列微结构,探讨TiO2纳米管阵列微结构对其光电性能的影响。探讨取得如下成果:1、热处理温度可显著影响TiO2纳米管阵列的晶化程度和相组成。随温度升高,纳米管在300℃时晶化为高光电活性的锐钛矿相,400℃时,晶粒发生相变。FE-SEM测试结果证实,较低温度热处理(400℃)不会破坏纳米管阵列的有序结构,但高温(600℃)会使纳米管管口破碎,阵列表面失去多孔结构。光电测试结果说明,400℃热处理的纳米管光电性能最佳。2、在阳极氧化法中,高电压所形成的强电场以及较高的F-离子浓度有利于F-离子在Ti片表面的蚀刻,并形成高度有序的纳米管阵列结构。在相同氧化电压下,纳米管阵列的厚度与氧化时间成正比,40V电压下,纳米管生长速率约为1.27μm/h。电解液中2%的水含量可有效提升纳米管阵列表面管口的均匀性。3、TiO2纳米管阵列光电性能主要受纳米管管径和管长影响。较大的管径有利于电解液的注入,有效推动电解质对光生空穴的捕获,使电极光电性能提升;但孔径过大将降低比表面积,导致光电流强度下降。管长增加有利于其对紫外光的吸收;但会增大光生电子的输送距离,增大电子-空穴对复合几率,使光电流强度降低。本实验,电极最佳结构为管长9.68μm、管径92.62nm、壁厚4.94nm。4、对具有最佳光电性能的TiO2纳米管阵列电极进行了光响应性能测试,结果表明:电极对波长为360nm的紫外光光电转换效率最高,所产生光电流为33μA。0.4V正向偏置电压可加速电子和空穴的分离,有效降低光生电子-空穴对的复合几率,提升电极光电性能。在此偏压下,电极光响应速率快,响应时间不到1s;而挡光瞬间,电流迅速恢复至暗态大小。探讨结果表明,TiO2纳米管阵列电极具有非常优异的紫外光响应特性和灵敏度,呈现出优良的紫外探测性能,非常适合紫外探测器的探讨。 关键词:TiO_2纳米管阵列论文 阳极氧化法论文 光电性能论文 紫外探测器论文
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    摘要5-6

    ABSTRACT6-10

    第1章 绪论10-13

    1.1 课题背景10-12

    1.2 本论文的探讨目的12-13

    第2章 纳米TiO_2及其薄膜材料的性质13-23

    2.1 前言13

    2.2 TiO_2的结构和性质13-14

    2.3 TiO_2纳米管阵列薄膜的制备策略14-16

    2.4 TiO_2纳米管阵列薄膜的形成机理16-17

    2.5 TiO_2纳米管阵列薄膜的运用17-19

    2.6 TiO_2纳米管阵列薄膜的光电转换原理19-20

    2.7 紫外探测器的分类及基本原理20-21

    2.8 紫外光电性能的探讨手段21-23

    第3章 TiO_2纳米管阵列电极的制备、晶化及其光电性能探讨23-35

    3.1 引言23

    3.2 TiO_2纳米管阵列薄膜的制备23-26

    3.2.1 实验仪器及试剂23-25

    3.2.2 实验策略25-26

    3.2.3 表征策略26

    3.3 结果与讨论26-33

    3.3.1 二次阳极氧化对TiO_2纳米管阵列微结构的影响26-27

    3.3.2 热处理温度对TiO_2纳米管阵列晶化和相组成的影响27-29

    3.3.3 热处理温度对TiO_2纳米管阵列微结构特点的影响29-31

    3.3.4 热处理温度对TiO_2纳米管阵列电极光电性能的影响31-33

    3.4 本章小结33-35

    第4章 TiO_2纳米管阵列微结构特点对电极紫外光电性能影响机制探讨35-51

    4.1 引言35

    4.2 实验部分35-38

    4.2.1 实验仪器及试剂35-36

    4.2.2 实验策略36-37

    4.2.3 表征策略37-38

    4.3 实验结果与讨论38-50

    4.3.1 阳极氧化电压对TiO_2纳米管阵列形貌和光电性能的影响38-41

    4.3.2 电解液的组分对TiO_2纳米管阵列形貌和光电性能的影响41-45

    4.3.3 阳极氧化时间对TiO_2纳米管阵列形貌和光电性能的影响45-50

    4.4 本章小结50-51

    第5章 TiO_2纳米管阵列电极光电响应性能探讨51-58

    5.1 引言51

    5.2 实验部分51-53

    5.2.1 实验试剂及仪器51-52

    5.2.2 实验策略52-53

    5.3 结果与讨论53-57

    5.3.1 照射波长对光电流的影响53-54

    5.3.2 电极电位对光电流的影响54-56

    5.3.3 瞬态光电流响应56-57

    5.4 本章小结57-58

    第6章 结论和展望58-60

    6.1 结论58-59

    6.2 本论文的不足之处与展望59-60

    参考文献60-65

    致谢65

膜的制备23-263.2.1 实验仪器及试剂23-253.2.2 实验策略25-263.2.3 表征策略263.3 结果与讨论26-333.3.1 二次阳极氧化对TiO_2纳米管阵列微结构的影响26-273.3.2 热处理温度对TiO_2纳米管阵列晶化和相组成的影响27-293.3.3 热处理温度对TiO_2纳米管阵列微结构特点的影响29-313.3.4 热处理温度对TiO_2纳米管阵列电极光电性能的

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