时间：2013年5月30日11:00-12:00am
地点：北京大学深圳研究生院G-205
主办方：新材料学院
报告题目：ZnO纳米材料的铁电和光伏特性研究
报告人：尹建波
报告摘要：
报告内容主要分为以下三部分：
首先，利用水热法制备了ZnO颗粒，引入Li+对ZnO进行Li掺杂。Li+的引入改变了晶体的生长习惯，使ZnO从惯常的沿[0001]晶向生长，呈现出六边形薄片形状。Li+的引入还使生成的ZnO具有铁电特性，在极化强度和外电场的关系曲线(P-E曲线)中，呈现出电滞回线，其极化强度和矫顽电场分别在10-5~10-4 C/m2和104~105V/m量级，而没有Li+参与时制备的ZnO，在测量中则表现为普通的线性关系。为了研究铁电产生的机理，借助电感耦合等离子体发射光谱和二次离子质谱证明了样品中含有Li，对样品Raman光谱和荧光光谱的分析，证实部分Li+离子替代了ZnO晶格中的Zn2+离子，以替位离子LiZn的形式存在。而这种替代会导致ZnO中局部电偶极子产生，在宏观上表现出铁电特性。相比于其他Li掺杂ZnO的报道，该部分的工作首次对Li掺杂的形式进行了表征，证明了LiZn在ZnO中的存在，并分析了其与ZnO铁电特性的关系。所制备的Li掺杂ZnO的极化强度虽然逊于传统的铁电体(如钙钛矿、磷酸二氢钾等)的平均极化强度，但有望应用在一些不需要太高极化强度的场合，如铁电栅极场效应晶体管等。
其次，为了研究ZnO纳米材料的光伏特性，改良了普通的水热法，使用电场辅助的水热法制备了有序的ZnO纳米棒阵列。该方法不需预先在基底上沉积种子或者做其他处理。并且不同基底如Si、氟掺杂的氧化锡导电玻璃(FTO)均可以用来沉积ZnO，相比于普通水热法，这种方法更为简洁，且可重复性较高，有利于ZnO纳米棒阵列在太阳能电池上的工业大规模应用。使用该方法在FTO上生长了ZnO纳米棒阵列，并利用化学浴沉积法在硝酸镉与硫代乙酰胺的混合溶液中沉积了CdS量子点，基于此结构而封装成的量子点敏化太阳能电池，在光伏特性的测量中，得出开路电压Voc和短路电流密度Jsc分别为0.631 V和5.68 mA/cm2，填充因子FF为0.38， 光电转换效率达到1.36%，这一效率相比于国际上其他同类型电池，处于较高水平。这种沉积ZnO和吸附CdS的方法，显示了较大的潜力。所制备的ZnO纳米棒阵列，因为有尖锐的末端而被应用在场致电子发射的研究中，所得到的开启场强、阈值场强、场增强因子分别为8.5 V/µm、14 V/µm和8*102。
最后，为了提高太阳能电池的转换效率，尝试制备具有更大比表面积的ZnO光电极材料。在水热法的溶液中，借助聚乙烯亚胺(PEI)，来改变ZnO的晶体生长习惯，制备出具有层次结构(hierarchical structure)的ZnO微米颗粒。这种颗粒是由超薄ZnO薄膜团簇而成，这种超薄ZnO薄膜厚度约为2.4nm。在生长过程中，聚乙烯亚胺使ZnO 生长成薄膜，并卷曲团聚形成团簇颗粒。利用ZnO薄膜团簇的层次结构，在硝酸镉和硫代乙酰胺的混合溶液中沉积了CdS量子点，证明薄膜团簇在太阳能电池和Cd离子去除等方面的应用潜力。而这种利用聚合物添加剂，调节氧化物生长成为二维材料的方法，为其他氧化物二维材料的制备提供了新的思路。
报告人简历：
尹建波， 2008年7月于西北大学（西安）物理系取得学士学位，现为直博生，就读于北京大学前沿交叉学科研究院纳米科学与技术研究中心，北京大学（电子系）纳米器件物理与化学教育部重点实验室。预计2013年7月取得博士学位。
目前主要从事ZnO、TiO2纳米材料的制备表征，以及基于上述材料的器件物理研究。共发表SCI文章6篇，其中一作文章3篇，一篇被选为Science of Advanced materials杂志封面文章。感兴趣方向主要为电池存储、光伏材料等。
