本論文成功以水熱法合成出Co 摻雜 ZnO 的奈米柱。使用國家同 步輻射中心X 光粉末繞射,在圖譜上可以看到有明顯的優選晶向,
強度逐漸減弱的(002)譜峰對應到了奈米柱生長方向,和從 HRTEM、
TEM 和 SEM 觀察到奈米柱逐漸縮短相吻合。X 光吸收光譜證明了產 物中沒有其他常見的Co 氧化物(CoO 和 Co3O4)生成,且證明 Co 確實 摻雜進ZnO 中。藉由上述結果,從晶場穩定能和表面能的觀點,認 為是Co 離子在較不穩定的 Td 環境,提高了[001]方向的表面能,使 得奈米柱在此方向生長速率降低,藉此說明Co 摻雜對 ZnO 形貌改變 的機制。
Co 摻雜 ZnO 奈米柱在 UV-Vis 吸收光譜上多了在 550-700nm 區 域的吸收。外加磁場的增加會對螢光強度有減弱的影響。然而由實驗 結果顯示,此材料光電流的表現不如預期來的好。室溫下量測 SQUID 證實Co 摻雜 ZnO 為室溫鐵磁性材料,隨著 Co 摻雜量的增加,飽和 磁化強度也隨之提升。
藉由簡單的方式控制ZnO 奈米柱的形貌和 Co 摻雜量,雖然無法 應用在太陽能電池上,但獨特的光學性質和室溫鐵磁性十分適合在新 一代自旋電子元件材料上應用,顯示了Co 摻雜 ZnO 是未來擁有廣大 應用價值的材料。
利用電化學沉積方式合成出PbSe 和 PbTe 奈米粒子,藉由改變電 壓和電化學沉積時間,能夠控制粒子大小和覆蓋程度。對於PbSe 而 言,增加電壓和電化學沉積時間雖然能提升覆蓋程度,但也同時使粒 子變大。而PbTe 則是粒子會排列成樹葉狀,增長電化學沉積時間能 有效提高覆蓋程度,且組成樹葉狀的粒子並沒有變大的現象。將其電 化學沉積在TiO2薄膜上做光電流量測,發現 PbSe 和 PbTe 光電流表
現最好的條件是在使用3 伏特,電化學沉積 15 秒的時候,轉換效率 分別為0.175%和 0.153%。由於 PbSe 和 PbTe 會溶於碘液,因此將碘 液換成Na2S 溶液和離子液體。雖然 Na2S 不會和 PbSe 和 PbTe 反應,
但量測光電流時發現所得到的轉換效率很差,推測或許Na2S 並不適 合用在以PbSe 和 PbTe 做敏化層的太陽能電池上。而用離子液體會使 得I-V 圖的填充因子表現不佳,不過短路電流能達到不錯的數值,是 一種有發展潛力的電解質。
和一般先合成好量子點再吸附相比,電化學沉積合成出的PbSe 和PbTe 奈米粒子能夠穩固的吸附在 TiO2薄膜上,且合成方法和試藥 使用上來說也相對簡單不少。如果能找到適當的電解液,搭配增加奈 米粒子的覆蓋程度,相信對太陽能光電轉換效率將會有很大的提升。
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