III-V族半导体多壳层同轴纳米线的光伏特性研究

材料的维度降低，会产生新的量子效应，因而减少了两个维度的纳米线现在倍受关注。特别是核壳同轴纳米线，其可实现较大晶格失配的异质外延，还可在异质壳层间形成束缚势垒减少声子散射增强载流子输运。最近已有研究表明利用核壳同轴结构的Si纳米线可以实现纳米电源，但其光伏转化效率还很低，可选的结构单一。本课题着眼于具有更多带隙结构选择的III-V族半导体材料InGaAsP等，研究其形成多壳层同轴纳米线结构的光伏特性。在研究中，我们利用第一原理计算进行电子结构预测和分析，采用气-液-固（VLS）机制沉积纳米线，在原子力显微镜（AFM）上结合自主研发的表面光电压谱仪（SPS）进行结构和光伏特性的测量。通过理论与实验结合，研究多壳层同轴纳米线表面能带弯曲、壳层间束缚势垒对电子空穴复合几率的降低，多壳层中一维量子阱对能带结构的调节等光伏特性，从而提出制备纳米电源的新机制，以实现具有高效率的纳米电源原型器件。