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GaN/TiO2-x异质结的制备以及氮化温度对其光电化学性能的影响

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【作者】 钱凯薛晋波胡兰青

【Author】 QIAN Kai;XUE Jinbo;HU Lanqing;College of Materials Science and Engineering,Taiyuan University of Technology;Key Laboratory of Interface Science and Engineering in Advanced Materials,Ministry of Education,Taiyuan University of Technology;

【通讯作者】 胡兰青;

【机构】 太原理工大学材料科学与工程学院太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室

【摘要】 采用溶胶凝胶法,以硝酸镓为镓源、二氧化钛纳米粉末为钛源,制备出Ga2O3/TiO2粉末材料。将样品置于不同温度下氮化,得到GaN/TiO2-x粉末。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、荧光分光光度计(PL)、表面光电压谱仪(SPV)、电化学工作站等对样品进行表征和性能测试,研究了氮化温度对样品的物相组成、微观形貌以及光电性能的影响。结果表明,氮化温度越高,Ga2O3被氮化的程度越高,GaN的结晶度越好。700℃下氮化时,TiO2保持原有状态,不发生相变和还原反应;当氮化温度达到750℃时,样品中的TiO2开始逐渐被还原为TiO2-x,且随着温度的升高,二氧化钛被还原的程度增大,TiO2-x量增多;从800℃开始,样品中几乎不含TiO2.紫外-可见光吸收数据显示,700℃氮化的样品吸收范围最大,900℃氮化的样品带隙最窄,而吸光度则大致随着氮化温度的升高而增大。电化学测试结果表明,850℃氮化的样品导电性最好,载流子浓度最高,且分离效率高,在-0.8 V(vs.Ag/AgCl)偏压条件下,850℃和800℃氮化的样品瞬态光电流密度最高。

【基金】 国家自然科学基金资助项目(21878257,51402209,21276220);山西省自然科学基金资助项目(201601D102020,201701D221083);山西省重点研发计划项目(201603D121017,201803D421079,201803D31042);山西省高等学校科技创新项目(2016124);山西省科技创新重点研究团队(201605D131045-10);江苏省生态建材与环保装备协同创新中心暨江苏省新型环保重点实验室联合开放基金
【所属期刊栏目】 材料科学与工程 (2019年05期)
  • 【DOI】10.16355/j.cnki.issn1007-9432tyut.2019.05.001
  • 【分类号】TB383.3
  • 【下载频次】65
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