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微波水热法制备ZnO/氧化石墨烯及其光电化学性能研究

2019-01-09詹玮婷陈荣生倪红卫

武汉科技大学学报 2019年1期
关键词:生长

刘 伟,詹玮婷,李 杨,陈荣生,倪红卫

(武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室,湖北 武汉,430081)

氧化锌是一种具有压电和光电特性的直接带隙宽禁带半导体材料,常温下禁带宽度为3.37 eV(与GaN类似),激子束缚能为60 meV(远大于ZnSe、GaN等)[1],凭借其电荷分离传输效率高、光俘获性能好等优点,被广泛应用于光电化学领域的各类器件中[2]。其中一维ZnO纳米结构具有比表面积大、电子传输速率快、量子限域效应等特性,近年来各种基于该纳米阵列的器件被开发出来,在量子点敏化太阳能电池、光电化学分解水、气体敏感器件等领域展现出广阔的应用前景[3-5]。然而,本征一维ZnO纳米结构由于本征施主能级缺陷(O空位和Zn间隙)或氢杂质使其表现为n型半导体[2],并且纯ZnO纳米结构导电性较差,光生电子-空穴对容易复合,这极大地限制了其在光电化学领域的应用。

氧化石墨烯(GO)由于独特的电子结构、高透明度、良好的机械性能及化学稳定性等,使之成为构建透明电极、太阳能电池、LED等器件的理想材料[6-8]。氧化石墨烯中电子在费米面附近的有效质量为零,从而具有高达15000 cm2/V·s的电子迁移率[9]。将其复合至一维ZnO纳米结构中很好地解决了ZnO导电性差的问题,材料中电子迁移速率大大提高,有效抑制了光生电子-空穴对的复合,改善了ZnO纳米阵列的光电化学性能,进一步拓宽了ZnO在气敏传感器、生物传感器等一系列传感器件中的线性应用范围[10-11],并提升了器件的检测灵敏度[12]。

目前,一维ZnO纳米结构的生长方法大致分为气相法和湿化学法两种[13]。……

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