新型低维材料性能及其在光电器件中的应用研究

《新型低维材料性能及其在光电器件中的应用研究》主要介绍新型低维材料（硅基纳米材料、钙钛矿薄膜材料）的制备、结构表征、电学性能测试和输运性能分析，以及这些材料在一些典型光电器件中的应用，如太阳能电池i、光电探测器等。《新型低维材料性能及其在光电器件中的应用研究》拟分为6个章节，开篇为绪论+前言，介绍了新型低维材料的应用背景，第二章为硅基纳米材料的制备及其输运机制研究；第三章为掺杂型硅基纳米材料的制备及其掺杂效应，电学性能研究；第四章是硅基纳米材料在器件中的应用研究；第五章是新型钙钛矿材料的光电性能及其器件应用研究；第六章是展望。

单丹博士长期从事硅基纳米薄膜的制备、光学电学性能的测试研究及硅基光伏器件应用探索，在纳米硅量子点的制备、薄膜材料的电学性能分析以及光伏器件结构设计方面有着丰富的经验。发表SCI/EI收录论文20篇，授权发明专利15项。主持中国博士后面上项目1项（2019M651750），主持江苏省教育厅自然科学基金重大项目1项（22KJA510008），主持江苏省博士后资助项目1项（2018K002A），主持国家重点实验室开放课题1项（M31037），主持扬州市国际合作项目1项（YZ2022209）、扬州市市校合作专项1项（SSX2018000001）、扬州市自然科学基金面上项目1项（BY2019248）；牵头建设了江苏省碳基低维半导体材料及器件工程技术中心、扬州市新型宽禁带半导体材料及器件技术应用公共服务平台以及扬州市新型半导体材料与信息功能器件工程技术研究中心；主持完成校企产学研合作项目5项，累计到账金额109.5万元；参与国家重点基础研究发展计划1项（2013CB632101），参与国家自然科学基金面上项目2项（11274155，61036001）。个人获江苏省高校优秀共产党员、江苏省“青蓝工程”优秀青年骨干教师、江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人、江苏省“双创计划”科技副总、扬州市“绿杨金凤”优秀博士、扬州市有特殊贡献中青年专家、扬州市新兴科创名城建设先进个人、扬州市科协系统优秀科技工作者、扬州市教育系统优秀共产党员、扬州市“科创助航”特派团成员（考核等级优秀）等称号。

目录 第一章 绪论…1 1. 1 引言…1 1. 1. 1 研究背景…1 1. 1. 2 纳米硅材料的特性…2 1. 2 纳米硅材料在半导体器件中的应用…6 1. 2.1 纳米硅材料在光电器件中的应用…6 1. 2. 2 纳米硅材料在存储器件中的应用… 12 1. 2. 3 纳米硅材料在太阳能电池中的应用…15 1. 3 纳米硅材料电学性能的研究…19 1. 3. 1 纳米硅材料的制备方式… 19 1. 3. 2 连续型纳米硅材料输运机制的理论研究…20 1. 3. 3 离散型纳米硅材料输运机制的理论研究…22 1. 3.4 纳米硅材料输运机制的研究现状…26 1. 4 霍尔效应在电学输运研究中的重要性…27 1. 4.1 霍尔测试系统LakeShoe 8400的介绍…28 1. 4. 2 霍尔测试原理… 29 1. 5 本书的主要内容… 32 参考文献…32 第二章 硅基纳米材料的结构及其输运性质研究…47 2. 1 引育…47 2.2 纳米硅材料的结构及其输运性质研究…47 2.2.1 纳米硅材料的制备… 48 2.2.2 纳米硅材料的结构表征…48 2.2.3 纳米硅材料的光学性能表征…51 2.2.4 纳米硅材料的变温霍尔效应研究…53 2.2.5 不同退火温度下形成纳米硅材料的霍尔效应研究…54 2.3 纳米错材料的结构及其输运性质研究… 58 2.3.1 纳米错材料的制备… 58 2.3.2 纳米错材料的结构表征… 59 2.3.3 纳米错材料的光学性能表征… 61 2.3.4 晶化前后纳米错材料的霍尔效应研究… 61 2.3.5 不同测试温度下纳米错材料的电学输运性能研究…63 2.4 富硅碳化硅薄膜材料的结构及其输运性质研究… 65 2.4.1 镶嵌纳米硅的富硅模化硅薄膜材料的制备… 66 2.4.2 镶嵌纳米硅的富硅模化硅薄膜结构表征… 66 2.4.3 镶嵌纳米硅的富硅碟化硅薄膜光学性能表征…68 2.4.4 镶嵌纳米硅的富硅碟化硅薄膜的输运机制研究… 68 2.5 本章小结… 72 参考丈献…73 第三章 掺杂对硅基纳米材料电学输运过程的影晌… 81 3.1 引言… 81 3.2 掺杂纳米硅材料的结构及其输运机制的研究…83 3. 2.1 掺杂纳米硅薄膜的制备… 83 3.2.2 掺杂纳米硅材料的结构表征… 83 3.2.3 掺杂纳米硅材料的光学性能表征… 86 3.2.4 掺杂对纳米硅输运机制的影响… 87 3. 3 掺杂纳米错材料的结构及其输运机制的研究… 91 3. 3.1 棚掺杂纳米错薄膜的制备…91 3.3.2 珊掺杂纳米错薄膜的结构表征… 92 3.3.3 棚掺杂对纳米钳输运机制的影响… 93 3.4 掺杂纳米砸汇氧化硅多层膜电学输运机制的研究…96 3.4.1 磷掺杂浓度对纳米硅/二氧化硅多层膜也学输运性质的影响…96 3. 4.2 磷掺杂纳米即二氧化硅多层膜的类企属绝缘体转变…102 3.5 本章小结… 106 参考文献… 107 第四章 掺杂对硅基纳米材料中载流子迁移率的影晌…113 4. 1 引言… 113 4.2 磷掺杂纳米硅材料中载流子迁移率的研究… 114 4.2.1 不同掺杂浓度的磷掺杂纳米硅材料的制备及结构表征…114 4.2.2 磷掺杂纳米硅中载流子迁移率的研究…117 4.2.3 棚掺杂纳米硅中载流子迁移率的研究…118 4.2.4 唰掺杂纳米错中载流子迁移率的研究…119 4.3 掺杂提高纳米硅中载流于迁移率可能因素的探讨… 121 4.3.1 掺杂磷原子对纳米硅晶粒界面处势垒的影响…121 4.3.2 掺杂磷原子对纳米硅表面悬挂键的钝化作用… 123 4.3.3 掺杂棚原子对提高纳米硅迁移率可能因素的探讨…124 4.4 本章小结… 125 参考文献… 126 第五章 新型钙铁矿材料光电性质的初步探索…129 5. 1 引言… 129 5. 1. 1 钙铁矿材料的基本介绍… 129 5. 1. 2 钙铁矿材料在太阳能电池中的应用…130 5. 1. 3 钙铁矿材料在其他光电器件中的应用介绍… 133 5. 1. 4 新型钙铁矿材料输运机制的研究现状… 136 5.2 新型钙铁矿材料MAP I3 中载流子迁移率的相关研究…138 5. 2. 1 MAP I3 中载流子迁移率的研究现状… 138 5. 2. 2 MAP I3 材料的制备…140 5. 2. 3 MAP I3 材料的结构表征及光学性能测试…141 5. 2. 4 MAP I3 材料的室温霍尔效应测试.… 144 5. 2. 5 MAP I3 材料变温霍尔效应测试… 145 5.2.6 析出的琪化铅对MAP I3 材料晶界的钝化作用…146 5.3 基于硫化锅(CdS) 的钙铁矿材料MAP I3 太阳能电池的制备及 性能研究…149 5.3.1 基于硫化锅的钙铁矿材料MAP 马太阳能电池的研究背景… 149 5.3.2 硫化锅基太阳能电池的制备…151 5.3.3 硫化锦基太阳能电池的结构表征… 151 5.3.4 硫化锅基太阳能电池的光电性能测试…154 5.4 二氧化铁表面改性提高全无机钙铁矿太阳能电池性能的研究…157 5.4.1 研究背景…157 5.4.2 CsP B3 钙铁矿太阳能电池的制备… 158 5.4.3 CsP B3 钙铁矿太阳能电池的结构表征… 159 5.4.4 CsP B3 钙铁矿太阳能电池的光电性能测试…160 5.5 本章小结… 162 参考文献… 164 第六章 硅基纳米材料在新型光伏器件中的展望…177 6. 1 引言…177 6.2 硅量子点调控石墨烯费米能级实现高效异质结光伏器件的展望…180 6.2.1 研究背景及应用前景…180 6.2.2 当前研究内容及拟解决的科学问题… 184 6.2.3 研究手段…185 6.2.4 项目的创新性…190 6.3 钙铁矿一硅复合结构太阳能电池的设计与应用探索…190 6.3.1 研究背景及应用前景…190 6.3.2 当前研究内容及拟解决的科学问题… 192 6.3.3 研究手段… 193 6. 3.4 项目的创新性… 203 6.4 本章小结…203 参考文献…204