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第1章 杂化电化学／化学方法在石墨上合成半导体纳米晶 1

1.1 引言 1

1.1.1 材料电沉积中的维度控制：技术发展水平 2

1.1.2 电化学／化学制备半导体量子点 3

1.2 金属纳米粒子的尺寸选择性电沉积 5

1.3 对电化学Volmer-Weber生长过程中粒子尺寸分布的理解 7

1.4 金属纳米粒子到半导体量子点的转变 11

1.4.1 金属氧化物中间体 11

1.4.2 金属氧化物到金属盐的转变与表征 12

1.5 E/C合成材料的光致发光谱 15

1.6 E/C合成的量子点的应用举例：基于新原理的光探测 17

1.7 结论 18

参考文献 19

第2章 电沉积半导体量子点薄膜 22

2.1 引言 22

2.1.1 概述 22

2.1.2 与纳米晶材料表征有关的一些特殊问题 23

2.2.1 CdS和CdSe 25

2.2 从DMSO溶液中电沉积厚膜半导体 25

2.2.2 多种多样的硫化物和硒化物 27

2.2.3 CdTe 28

2.3 超薄膜和分立纳米晶的沉积 31

2.3.1 基底对于非水溶液沉积膜的影响 31

2.3.2 外延生长 31

2.3.3 变换半导体 32

2.3.4 改变基底 39

2.4 电沉积纳米半导体膜的电学表征 43

2.4.1 扫描探针电流－电压谱 44

2.4.2 光电化学光电流谱 50

2.5 电沉积纳米晶半导体膜的潜在应用 54

参考文献 55

第3章 超晶格及多层膜的电沉积 59

3.1 超晶格及多层膜的背景介绍 59

3.1.1 概述 59

3.1.2 在多量子阱中的量子限域 59

3.1.3 自旋依赖的传输现象 61

3.1.4 层状纳米结构的力学性质 62

3.2.2 超晶格和多层膜的单浴及双浴电沉积 63

3.2 超晶格和多层膜的电沉积 63

3.2.1 概述 63

3.2.3 金属多层膜和超晶格的电沉积 66

3.2.4 半导体及陶瓷多层膜和超晶格的电沉积 69

3.3 超晶格和多层膜的表征 77

3.3.1 X射线衍射 77

3.3.2 扫描隧道显微镜 79

3.3.3 透射电子显微镜 80

3.4 研究进展及展望 80

参考文献 82

第4章 刻蚀多孔半导体：形成及表征 88

4.1 引言 88

4.2 半导体刻蚀机理 89

4.3 孔的刻蚀机理 91

4.4 孔刻蚀半导体的回顾 92

4.4.1 硅 93

4.4.2 Ⅳ－Ⅳ族材料 96

4.4.3 Ⅲ－Ⅴ族材料 97

4.4.4 Ⅱ－Ⅵ族材料 102

4.4.5 TiO2 103

4.5 光电化学表征 104

4.5.1 阻抗 104

4.5.2 光电流 106

4.5.3 发光 109

4.5.4 多孔半导体中的电子传输 111

4.6 多孔刻蚀半导体的应用 112

4.7 结论 114

参考文献 115

第5章 纳米晶多孔硅的电化学形成及改性 120

5.1 引言 120

5.2 纳米晶多孔Si、Ge、GaAs、GaP、InP的合成 120

5.3 硅－电解质界面的结性质 121

5.3.1 硅在HF水溶液中的化学 124

5.3.2 电化学形成多孔硅 124

5.4 多孔硅的性质 130

5.4.1 多孔硅的结构特点 131

5.4.2 多孔硅的发光性质 132

5.4.3 多孔硅的电学性质 133

5.5 多孔硅的电致发光 134

5.6 电化学功能化 135

5.7 应用 136

参考文献 137

第6章 纳米结构薄膜电极中的电荷传输 145

6.1 引言 145

6.2 从单晶到量子点 146

6.3 电荷传输过程的限制因素 148

6.4 Schottky势垒模型的失效 149

6.5 作用谱分析 151

6.5.1 技术及定义 151

6.5.2 有效电荷分离区域 152

6.6 扩散模型 155

6.7 激光脉冲诱导的电流瞬变 156

6.8 阱的影响 159

6.9 电解质中的电荷传输 159

6.9.1 液体电解质 159

6.9.2 “固体电解质” 161

6.10 强度调制的光电流和光电压谱 162

6.11 纳米结构中载流子的双极扩散 164

6.12 在纳米结构半导体－后触点界面上的电场 165

6.13 弹道电子传输 167

6.14 纳米结构电极的电荷传输及应用 167

6.15 结论 168

参考文献 168

7.1 染料敏化太阳能电池体系的一般描述 174

7.1.1 太阳能电池是如何工作的 174

第7章 染料敏化的太阳能电池：工作原理 174

7.1.2 染料敏化太阳能电池与其他类型的比较 176

7.2 染料敏化太阳能电池的详细描述 178

7.2.1 染料化学及光化学：概述 178

7.2.2 纳米晶半导体膜 181

7.2.3 电子从染料向TiO2的注入 182

7.2.4 半导体薄膜多孔纳米晶结构的重要性 183

7.2.5 陷阱及不连续电荷效应 186

7.2.6 染料的氧化还原电势以及HOMO能级的重要性 187

7.3.2 光电压 188

7.3.1 光电流 188

7.3 DSSC的输出参数 188

7.3.3 填充因子 189

7.3.4 DSSC电池的性能 189

7.4 DSSC工作模式的进一步评述 190

7.5 DSSC的模型化 192

7.6 液体电解质与固态DSSC的比较 194

7.7 应用前景 195

参考文献 195

8.2 纳米结构半导体薄膜的制备与表征 198

8.2.1 胶体悬液法 198

第8章 半导体纳米结构分子组装体的电致变色和光电致变色性质 198

8.1 引言 198

8.2.2 电化学沉积 200

8.2.3 自组装膜 200

8.3 光致变色效应 200

8.4 电致变色效应 202

8.4.1 纳米结构金属氧化物膜 202

8.4.2 染料和氧化还原发色团改性的纳米结构氧化物膜 203

8.4.3 表面束缚荧光探针 206

8.5 结束语 208

参考文献 209

第9章 聚合物电解质、纳米粒子和纳米片逐层自组装超薄膜中的电子转移和电荷存储 214

9.1 引言 214

9.1.1 电子转移和电荷存储的重要性 214

9.1.2 逐层自组装的原理 214

9.1.3 评述范围 216

9.2 自组装发光二极管、光致变色和电致变色显示器 216

9.2.1 纳米结构聚合物薄膜型发光二极管 216

9.2.2 基于氧化还原聚合物薄膜的发光二极管 218

9.2.3 光致变色和电致变色显示器 221

9.3 自组装整流二极管 223

9.3.1 p-n结 225

9.3.2 Schottky二极管 231

9.4 单电子导电性－自组装库仑堵塞器件 232

9.5 自组装多层膜中的光诱导能量和电子转移 235

9.6 锂蓄电池的自组装电极 238

9.7 结论和展望 241

参考文献 243