Использование наночастиц CdS и PbS в качестве акцепторов в полимерных фотовольтаических материалах

• Автор: Белов, Артем Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

1.1. Введение.

1.2. Получение и применения наночастиц полупроводников.

1.2.1. Особенности наноразмерных полупроводников.

1.2.2. Методы синтеза полупроводниковых наночастиц.

1.2.3. Применение обособленных наночастиц

1.2.4. Применение ансамблей наночастиц.

1.2.5. Заключение

1.3. Организация наноразмерных компонентов в более сложные структуры.

1.3.1. Методы получения квазиодномерных структур.

1.3.2. Методы поверхностной организации наночастиц.

1.3.3. Методы объемного структурирования.

1.3.4. Заключение
1.4. Компьютерное моделирование в исследовании наночастиц
1.4.1. Расчеты структур и свойств наночастиц.
1.4.2. Моделирование супрамолекулярной организации наночастиц
1.4.3. Заключение
1.5. Выводы из литературного обзора
Глава 2. Синтез наноразмерных частиц.
2.1. Сульфид кадмия С.
2.1.1. Синтез золей ИЧ из водных растворов.
2.1.2. Синтез органорастворимых наночастиц.
2.2. Сульфид свинца РЬ
2.2.1. Синтез водных дисперсий наночастиц
2.2.2. Дисперсии в органических растворителях
2.3. Выводы
Глава 3. Исследование фотовольтаических свойств композиционных материалов
на основе полученных наночастиц
3.1. Изготовление образцов и методы исследования.
3.1.1. Образцы фотовольтаических ячеек.
3.1.2. Стационарные фотоэлектрические измерения
3.2. Результаты исследования.
3.2.1. Оптические свойства и морфология пленок.
3.2.2. Фотоэлектрические свойства
3.3. Выводы
Глава 4. Повышение эффективности за счет супрамолекулярнон организации наночастиц.
4.1. Зависимость эффективности от морфологии рабочего слоя.
4.1.1. Оптимальная архитектура донорной и акцепторной фаз
4.1.2. Разветвленные цепочечные структуры наночастиц.
4.2. Моделирование агрегации наночастиц
4.2.1. Применение метода МонтеКарло.
4.2.2. Виды взаимодействий в моделируемой системе.
4.2.3. Зависимость формы агрегатов от параметров частиц.
4.3. Выводы.
Библиографический список использованной литературы
Введение


В третьей главе представлены результаты изучения фотовольтаических свойств композиционных материалов на основе сопряженного полимера поли2метоксиэтилгсксилоксипфениленвинилена и НЧ полупроводников. Описано исследование поглощения композитов, вольтамперных зависимостей и морфологии пленок. В четвертой главе приводятся результаты компьютерного моделирования процессов агрегации наночастиц полупроводников. Описывается зависимость линейности агрегатов от заряда и дипольного момента НЧ. В заключении кратко суммируются все полученные в диссертационной работе результаты. Работа оканчивается библиографическим списком использованной литературы. Глава 1. Впервые наноразмерные частицы и квантоворазмерные эффекты, которые в них появляются, были получены и описаны в работах Ал. И. Эфроса и А. И. Эфроса 9, А. И. Екимова и Онущенко Р. Розетти и Л. Брюса И и Л. Брюса . Необычные свойства этих новых систем привели к быстрому увеличению количества групп ученых, занимающихся получением и исследованием наночастиц или, как их еще называют кластеров различных веществ. К настоящему моменту получено и в разной степени изучено большое количество разных материалов в наноразмерном состоянии. Наиболее важные направления работы в этой области, а также их результаты, обобщались в разное время в обширных обзорах по исследованиям наночастиц металлов, углерода фуллерены и углеродные нанотрубки и полупроводников 3,5,. Полупроводниковые наночастицы чрезвычайно перспективны как составляющие новых материалов для использования во многих областях, таких как нелинейная оптика, электроника, сенсорика, фотовольтаика и оптоэлектроника. С уменьшением размера частиц возрастает доля поверхностных атомов в частице, что увеличивает влияние поверхностных процессов и свойств на общие свойства материала. Электронные свойства полупроводниковых НЧ также изменяются при уменьшении размера кристаллита, так, например, ширина запрещенной зоны полупроводника увеличивается. Эти свойства дают уникальную возможность изменять свойства материалов на основе НЧ путем простого изменения их размеров, что, наряду с широкими возможностями химического модифицирования поверхности и делает полупроводниковые наночастицы столь интересными объектами для исследования. Макроскопический, бездефектный полупроводник состоит из упорядоченного трехмерного набора атомов. Большое число атомов приводит к возникновению молекулярных орбиталей с очень сходными энергиями, которые вместе образуют зоны полупроводника. При 0К нижние энергетические уровни т. Эти две зоны разделены интервалом энергий, в котором нет промежуточных уровней запрещенной зоной. Ширина этой запрещенной зоны является характерным свойством каждого полупроводникового материала при определенной температуре. К полупроводникам обычно относят материалы с шириной запрещенной зоны от 0,3 до 3,8 эВ. В таблице 1 приведен список наиболее часто используемых полупроводников, ширина их запрещенной зоны и области их применения. Таблица 1. Свойства и области применения полупроводников. Формула Запрещенная зона, эВ. Продолжение таблицы 1. Как уже было сказано выше, свойства нанокристаллических материалов сильно отличаются от свойств соответствующих макроскопических полупроводников. Одной из причин этого является чрезвычайно развитая поверхность наночастиц, а другой квантоворазмерные эффекты. Движение носителей заряда в полупроводниках под действием приложенного электрического поля иногда прерывается рассеянием на фононах или примесях. Этот процесс называется внутризонным рассеянием, так как носитель заряда остается в результате рассеяния в той же зоне, например, в валентной в случае дырок. Сопротивление поликристаллического проводника или полупроводника, состоящего из микрокристаллов с размерами, намного превышающими длину свободного пробега, похоже на сопротивление сети соединенных между собой резисторов, но когда размеры микрокристаллов приближаются или становятся меньше длины свободного пробега, сопротивление преимущественно определяется рассеянием на границах зерен. Некоторые наноструктуры слишком малы для того чтобы у них присутствовали внутренние дефекты, но зато обладают развитой поверхностью, что и определяет их электропроводные свойства.