五邑物理學院領跑夢想結題報告

一、“省第四屆大學生材料創(chuàng)新大賽”結題報告請按二、格式要求：表格中的字體均為小四號宋體，1.5倍行 scut_cl中下載填寫，并于2014年10月6日前發(fā)送到賽區(qū)執(zhí)委會工 +A隊）四、結題過程有不明事宜，請與大賽委員聯(lián)系： 硅基徑向核殼納米線的與特性研源d本課題主要利用金屬輔助的化學刻蝕的方法生長可控、表面光滑的硅納米線陣列并對其進行表征和分析其生長機理。經過實驗發(fā)現(xiàn)在超聲波環(huán)境中硅基表面更容易附著均勻有規(guī)則的銀顆粒通過改變刻蝕溶液度附銀時間等條件出了不同形貌的gSi和反應溶液構成了一個短路的原電池，從而使硅在溶液中縱向有規(guī)則地腐蝕形成線狀結構?，F(xiàn)在，本小組正利用PED的方法出不同厚度、長度和尺寸的具有核殼結構硅納米線陣列從而研究其光學特性的變化期望能夠高質量、高轉換效率的能電池。 Y.R.LuandA.Lal,NanoT.J.Kwlzenberg,B.Z.Tian,D.R.Kim,J.S.Hu,X.L.Zheng,andC.M.Lieber,NanoLett.8,3456(2008).M.M.Adachi,M.P.Anantram,andK.S.Karim,NanoLett.10,4093Z.P.Huang,N.Geyer,P.Werner,J.deBoor,andU.Gosele,Adv.Mater.23,285S.Sriramam,S.Agarwal,E.S.Aydill,andD.Maroudas.Natrue418,62(2002).6)L.Y.Cao.P.Y.Fan,A.P.Vasudev,J.S.White,Z.F.Yu,W.S.Cai,J.A.Schuller,S.H.Fan,andM.L.Brongersma,NanoLett.10,439O.Demichel,V.Calvo,A.Besson,P.No′e,B.Salem,N.Pauc,F.Oehler,P.Gentile,andN. NanoLett.10(2323)2010.A.G.Cullis,L.T.CanhamandP.D.J.CalcottJ.Appl.Phys.82,909(1997)Y.F.Huangetal.Nat.Nanotechnol.2,770(2007)H.M.Branz,V.E.Yost,S.Ward,K.M.Jones,B.ToandP.Stradins,Appl.Phys.Leet.94,231121(2009).O.GunawanandS.GuhaSol.Energt 93,1388O.L.Muskens,J.G.Rivas,R.E.Algra,E.P.Bakkers,andL.A.AMand,NanoLett.8,2638(2008).M.D.Kelzenberg,S.W.Boettcher,J.A.Petykiewicz,D.B.Turner-Evans,M.C.Putnam,E.L.Warren,J.M.Spurgeon,R.M.Briggs,N.S.LewisandH.A.AtwaterNanoLett.9,239(2010). 面收獲以及具體的數(shù)據記錄與分析，3000～4000字左右） PECVD的方法 結果表明在附銀時間為60s、雙氧水濃度為1.0mol/L條件下能夠得到較為均勻、有規(guī)則的 、。的瓶頸時，發(fā)展可再生能源引起各國的重視。人們開始把目光投向了風能、水能、地熱能能等一系列取之不盡用之不竭的能源能作為一切能源的最終來源，自然成為人們利用新能源的首選目標。光伏發(fā)電是對利用能最直接有效的法，也是SiNWs在光伏能發(fā)電方面具有很大的潛在價值，出高質量、高效率的SiNWs、。目前，SiNWsVLSRIE方法、光刻方法MACEMACE積、低成本、高轉換效率的硅納米線陣列的。因此，本課題小組經過研究、探討后展MACE 案。利用優(yōu)化的金屬輔助化學腐蝕法，合理調節(jié)HF-H2O2體系中H2O2的濃度獲取表面平整的p或n型硅納米線；進一步探索結合多孔陽極氧化鋁模板的金屬輔助化學腐蝕法制 一層Ag或Cu等金屬納米顆粒層，然后將納米顆粒修飾的硅片浸入氧化性的HF的水溶液中（如HF-H2O2體嘗試使用PECVD的方法 屬輔助化學腐蝕和PECVD相結合的方法，希望實現(xiàn)低成本、大面積地可控生長高質量 徑向p-n結納米線 1陰極反應：Ag+e+陽極反應：Si+2H2OSiO2+4HSiO2+6HF→H2SiF6+30s、60s90s，并都置于為H2O21.0mol/L的MACE30min，并用濃硝酸淋洗了硅基表面殘留的銀顆粒。通過SEM檢測結果如下圖。圖（A2）30s刻蝕的硅表面形狀，圖（B2）對應的附銀時間為60s，圖（C2）90s1.0mol/L的H2O2中進行刻蝕由SEM檢測圖可以發(fā)現(xiàn)，附銀時間較短時，硅片表面附著的銀顆粒較為稀疏，顆60s條件下，H2O2濃度1.0mol/L時，硅基刻蝕更容易產生納米線陣列結構。0 根據卡片JCPDS52-0868可知，此處為硅的一個晶面對應的衍射峰，由此可見，硅基表2、探究不同H2O2濃度，不同濃度的雙氧水反應后的硅片形成的納米線形狀和結構千差萬別。為了氧化劑對MACEHF-AgNO3置于MACE溶液中進行刻蝕。我們在銀修飾硅基條件下，控制H2O2的濃度分別為0.2mol/L、1.0mol/L2.0mol/L30min。最后，將刻蝕后的樣品置于濃硝為了清晰的觀察不同H2O2NoVaTMNanoSEM430型分辨率熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡對樣品表面進行了表征。（如下圖（A3）H2O20.2mol/L時刻蝕的硅表面形狀，圖（B3）H2O21.0mol/L，圖（C3）H2O22.0mol/L60s由SEMSiNWs而是形成對較大而不能形成納米級SiNWs；在中濃度條件下，樣品中微米級的孔洞與孔洞之間的60s條件下，H2O2濃度為1.0mol/L時，硅基刻蝕更容易產生納米線陣列結構。3、Si在一系列實驗研究中，我們發(fā)現(xiàn)改變MACE溶液中H2O2濃度時，硅基表面偶爾會出現(xiàn)孔狀結構，于是我們查閱分析了刻蝕的反應機理?？涛g過程中，Ag納米顆粒與周圍的Si和反應溶液構成了一個短路的原電池，其陰極和陽極的反應分別為： 2陰極（Ag納米顆粒和溶液接觸端）：H2O22H2e2H2Si2HOSiO4H陽極（Si和Ag納米顆粒接觸端 SiO26HFH2SiF6Si2H2O26HFH2SiF6分布狀況會對后面刻蝕產生重大的影響，所以有必要銀分布較為均勻、厚度較為適HF-AgNO3體系中進行反應，通過改變反應時間，利用SEM檢測來觀察硅基表面銀的分布情況。圖（A4）30s后硅基表面SEM圖，圖（B4）為超聲波條30s后硅基表面SEM圖。很明顯，相對于沒有超聲波環(huán)境，利用超聲波環(huán)境進硅基表面。最后將其浸入H2O21.0mol/L的MACE溶液中進行刻蝕，并利用濃硝酸淋洗掉表面殘留的銅顆粒。經過SEM檢測結果如下圖。根據SEM檢測結果可以看出，利用銅代替銀輔助刻蝕后的硅基表面較為光滑僅出現(xiàn)了4用PECVD的方法正好可以均勻沉積形成符合要求的核殼硅納米線陣列。通過改變其生PECVD沉積非晶硅PECVD沉積過程的最適條PECVD沉 ，所以有關于PECVD沉列，再通過PECVD方法在其表面沉積一層納米硅殼層，使其形成徑向核殼納米線陣列。然后，用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡等檢測儀器對樣品進行表征，最后進行分 H2O2濃度等條件已基本實現(xiàn)表面光滑有序單晶硅納米線核的可控生長，且掌握了其反應 3PECVD的方法沉積納米硅殼層結構。通過控制PECVD沉積過程中的相關實驗條件（如氫稀釋晶粒尺寸、晶態(tài)和厚度等，以使的核殼硅納米線陣列更加有規(guī)則，且具有良好的光效降低電池成本等優(yōu)點在下一代新 電池方面具有很大的潛在應用價值本研究組試圖通過金屬輔助的化學刻蝕的方法開展硅基徑向核殼納米線的研究，探索其應用于