基于溶液路线的半导体异质结构纳/微米阵列材料的设计、合成及性质研究

各种电子、光电子、传感器等纳米器件的研制是当前纳米科技领域的研究热点，而具有特殊光、电、催化等性能的一维定向纳/微米阵列材料，特别是具有增强的光电功能的半导体异质结构阵列材料是构建纳米器件的基础和关键。本研究基于温和的胶体化学溶液路线，利用原位生长、种子引导外延生长等方法，借助于两亲分子的模板、导向、配合等作用，在可集成的各种基片上设计并构建半导体异质结构阵列材料；考察两亲分子的种类、液相反应条件、基片的性质及处理方法等因素对阵列材料的合成与组装过程的影响规律和作用机理；研究相应的阵列材料的特殊性能；构建以光敏化太阳能电池为代表的器件模型和开发新型高效可见光催化材料。通过本项目的研究，可建立基于胶体化学原理构造半导体异质结构纳/微米阵列材料的新方法，阐明阵列结构的形成机制和调控规律，为实现具有优异性能的半导体异质结构阵列材料的大规模、低成本、环境友好的纳米制造提供理论基础和实验依据。

本项目采用温和的溶液路线，利用原位生长等方法，借助于表面活性剂的辅助作用，在不同基片上设计并构建了ZnO/ZnS双层纳米阵列，NiSe-Ni3S2合金异质结构纳米阵列，PbS/PbSe合金式复合纳米薄膜，多孔Cu2O薄膜，Ag/Cu2O纳米异质结构薄膜，Cu2O/polycarbazole无机/有机纳米复合物，Ag/AgBr/TiO2三元可见光催化剂等功能材料；考察了表面活性剂的种类、液相反应条件、基片的性质等因素对材料的合成与组装过程的影响规律和作用机理；阐述了不同结构材料的形成机制和规律；研究了所合成的功能材料的光、电、催化等特殊性能。通过本项目的研究，可以丰富和完善基于溶解路线构造半导体异质结构纳/微米材料的新方法，阐释和深化表面活性剂调控功能材料液相合成的胶体化学基本原理，为实现具有优异性能的半导体异质结构材料的大规模、低成本、环境友好的纳米制造提供理论基础和实验依据。所合成的具有优异光、电或催化等性能的异质结构材料，具有广泛的实际的应用价值。