柔性硅纳米线阵列的制备及光催化性能研究.pdf

《柔性硅纳米线阵列的制备及光催化性能研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第33卷第4期影像科学与光化学Vo1．33No．42015年7月magingScienceandPhotochemistryJuly，2015httpfl．yxkxyghx．org柔性硅纳米线阵列的制备及光催化性能研究张丙昌，王辉，李凡，张晓宏(1I中国科学院理化技术研究所，北京100190；2．中国科学院大学，北京100049)摘要：硅纳米线阵列是利用太阳能解决能源和环境问题的重要材料，然而，可用于柔性器件和生物相容性器件的柔性硅纳米线阵列的制备方法非常有限。本文通过化学气相沉积，以及高分子转移的方法，成功制备了具有不同高分子层厚度的柔性硅纳米线阵列，并研究了高分子层厚度对柔

2、性硅纳米线阵列光催化性能的影响。结果表明，高分子层厚度越小，柔性硅纳米线阵列的光催化性能越强。因此，利用本文提出的制备方法得到的高分子层厚度低至5m的柔性硅纳米线阵列，具有作为高效柔性太阳能电池和全光解水系统光电极的潜力。同时，该研究结果也为设计具有高效光能转换能力的柔性纳米线阵列提供了重要依据。关键词：柔性；硅纳米线阵34；光催化；化学气相沉积doi：10．7517／j．issn．1674—0475．2015．04．307文章编号：1674—0475(2015)04—0307—08半导体的光电转换过程能够将太阳能转化为硅纳米线阵列结构能够使光吸收方向和载流子收电能或化学能，是

3、解决能源和环境问题的重要途集方向垂直，利用较低纯度的硅材料实现有效的径，例如，太阳能电池、光电化学分解水制氢、光催光吸收和载流子收集_6。而且，硅纳米线阵列结化降解污染物等_1]。硅是一种重要的半导体材构对入射角度不敏感，可以实现比平面结构更高料，由于较窄的带隙(1．12eV)，它具有非常强的效的光吸收E12-14]。理论模型研究表明，利用低纯可见光吸收能力，与宽带隙半导体(如TiO。、ZnO)度的硅纳米线阵列，尽管单位面积硅材料更少，但相比，可以更充分地利用太阳光的能量_4]。然是仍然可以获得和高纯度硅晶圆相当的能量转换而，平面结构的单晶硅材料，如硅晶圆，需要很高效率E。的纯

4、度才能使少数载流子扩散距离和光吸收厚度目前，光电转换利用的硅线阵列结构主要是(～2OOm)相当，从而实现有效的载流子收集Ⅲ6]。通过硅晶圆刻蚀以及在硅晶圆基底上外延生长的2015—04—09收稿，2015—04—30录用973重大科学研究计划(2012CB932400，2013CB933500)、国家自然科学基金(51172246，51373188)和国家自然科学基金重大研究计划(91333208)资助*通讯作者，E-mail：xhzhang@mail．ipc．ac．cn307第4期张丙昌等：柔性硅纳米线阵列的制备及光催化性能研究313[6]KayesBM，AtwaterHA，

5、LewisNS．Comparisonofthedevicephysicsprinciplesofplanarandradialpnjunction3结论nanorodsolarcellslJ]．JournalofAppliedPhysics，2005，97(11)：114302．本工作提出了一种制备具有不同厚度高分子[7]BoettcherSW，SpurgeonJM，PutnamMC，WarrenEI，层的柔性硅纳米线阵列的方法，并利用光催化降Turner-EvansDB，KelzenhergMD，MaioloJR，Atwater解罗丹明B的模型研究了高分子层厚度对柔性硅HA。

6、LewisNS．Energy-conversionpropertiesofvapor-纳米线阵列光能转换效率的影响。结果表明，利iiquidsolidgrownsiliconwirearrayphotocathodes[J]．Science，2010，327(8)：185—187．用化学气相沉积生长然后高分子转移的方法可以[8]TianB，KempaTJ，I．ieberCM．Singlenanowirephotovol—制备具有不同厚度高分子层的柔性硅纳米线阵taics_J]．ChemicalSocietyReviews，2009，38(1)：16—24．列；且高分子层厚度越小

7、，柔性硅纳米线阵列的光[9]MaioloJR，KayesBM，FillerMA，PutnamMC，Kelzen催化降解能力越强。因此，利用本文提出的制备bergMD，AtwaterHA，LewisNSHighaspectratio方法制备的高分子层厚度低至5m的柔性硅纳siliconwirearrayphotoelectrochemicalcells_J]．Journalof米线阵列，可以作为高效柔性太阳能电池和全光theAmericanChemicalSociety，2007，129(41