五邑物理學(xué)院領(lǐng)跑夢想結(jié)題報(bào)告

一、“省第四屆大學(xué)生材料創(chuàng)新大賽”結(jié)題報(bào)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(duì)）四、結(jié)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(xué)刻蝕的方法生長可控、表面光滑的硅納米線陣列并對其進(jìn)行表征和分析其生長機(jī)理。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)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(shí)間等條件出了不同形貌的gSi和反應(yīng)溶液構(gòu)成了一個(gè)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(jié)構(gòu)?，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(jié)構(gòu)硅納米線陣列從而研究其光學(xué)特性的變化期望能夠高質(zhì)量、高轉(zhuǎn)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(jù)記錄與分析，3000～4000字左右） PECVD的方法 結(jié)果表明在附銀時(shí)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(shí)，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(fēng)能、水能、地?zé)崮苣艿纫幌盗腥≈槐M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(biāo)。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(jià)值，出高質(zhì)量、高效率的SiNWs、。目前，SiNWsVLSRIE方法、光刻方法MACEMACE積、低成本、高轉(zhuǎn)換效率的硅納米線陣列的。因此，本課題小組經(jīng)過研究、探討后展MACE 案。利用優(yōu)化的金屬輔助化學(xué)腐蝕法，合理調(diào)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(jìn)一步探索結(jié)合多孔陽極氧化鋁模板的金屬輔助化學(xué)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(xué)腐蝕和PECVD相結(jié)合的方法，希望實(shí)現(xiàn)低成本、大面積地可控生長高質(zhì)量 徑向p-n結(jié)納米線 1陰極反應(yīng)：Ag+e+陽極反應(yīng)：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(jié)果如下圖。圖（A2）30s刻蝕的硅表面形狀，圖（B2）對應(yīng)的附銀時(shí)間為60s，圖（C2）90s1.0mol/L的H2O2中進(jìn)行刻蝕由SEM檢測圖可以發(fā)現(xiàn)，附銀時(shí)間較短時(shí)，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(shí)，硅基刻蝕更容易產(chǎn)生納米線陣列結(jié)構(gòu)。0 根據(jù)卡片JCPDS52-0868可知，此處為硅的一個(gè)晶面對應(yīng)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(yīng)后的硅片形成的納米線形狀和結(jié)構(gòu)千差萬別。為了氧化劑對MACEHF-AgNO3置于MACE溶液中進(jìn)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(jìn)行了表征。（如下圖（A3）H2O20.2mol/L時(shí)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(shí)，硅基刻蝕更容易產(chǎn)生納米線陣列結(jié)構(gòu)。3、Si在一系列實(shí)驗(yàn)研究中，我們發(fā)現(xiàn)改變MACE溶液中H2O2濃度時(shí)，硅基表面偶爾會出現(xiàn)孔狀結(jié)構(gòu)，于是我們查閱分析了刻蝕的反應(yīng)機(jī)理?？涛g過程中，Ag納米顆粒與周圍的Si和反應(yīng)溶液構(gòu)成了一個(gè)短路的原電池，其陰極和陽極的反應(yīng)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(chǎn)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(jìn)行反應(yīng)，通過改變反應(yīng)時(shí)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(jìn)硅基表面。最后將其浸入H2O21.0mol/L的MACE溶液中進(jìn)行刻蝕，并利用濃硝酸淋洗掉表面殘留的銅顆粒。經(jīng)過SEM檢測結(jié)果如下圖。根據(jù)SEM檢測結(jié)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(guān)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(jìn)行表征，最后進(jìn)行分 H2O2濃度等條件已基本實(shí)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(yīng) 3PECVD的方法沉積納米硅殼層結(jié)構(gòu)。通過控制PECVD沉積過程中的相關(guān)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)在下一代新 電池方面具有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值本研究組試圖通過金屬輔助的化學(xué)刻蝕的方法開展硅基徑向核殼納米線的研究，探索其應(yīng)用于