Новые методы улучшения параметров светоизлучающих и фоточувствительных полупроводниковых наноструктур (планарные нанокристаллы, наночастицы и плазмонные структуры): в рамках задания 2.2.19 «Разработка новых методов улучшения параметров светоизлучающих и фоточувствительных полупроводниковых наноструктур, в том числе планарных нанокристаллов, наночастиц и плазмонных структур» ГПНИ «Электроника и фотоника» : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель Е. А. Стрельцов

Abstract

Объектом исследования являлись тонкие пленки широкозонных оксидов (SnO2, TiO2, ZnO, In2O3), поверхностно и объемно модифицированные наночастицами CdS и оксидом графена (ОГ), а также слоистые кристаллы TlGaSe2 и TlInS2. Цель работы заключалась в разработке новых методов улучшения параметров наноструктурированных тонких пленок, пригодных для использования в фотовольтаических и фотоэлектрохимических преобразователях солнечной энергии, а также в качестве фото- и электрокатализаторов. В результате выполнения работы установлено, что для наногетероструктур на основе широкозонных оксидов и наночастиц CdS величина квантовой эффективности фотоэлектрохимического преобразования (Y) с ростом числа циклов осаждения сульфида (N) проходит через максимум, достигая 90 %, вследствие конкурирующего влияния роста оптического поглощения и рекомбинации фотозарядов. Максимальные значения Y для гетероструктур In2O3/CdS и ZnO/CdS достигаются при N≈20, в то время как для гетероструктур TiO2/CdS соответствующая величина N на порядок больше. Степень структурной неупорядоченности наночастиц CdS, синтезированных на поверхности широкозонных оксидов, слабо зависит от N и максимальна в случае кристаллизации на поверхности In2O3. Обнаруженные закономерности фотолюминесценции слоистых кристаллов TlGaSe2 и TlInS2 связаны с особенностями оптического поглощения в них, которое определяется как поляризацией падающего излучения, так и видом легирующей примеси. С использованием коллоидных растворов получены прозрачные в видимом диапазоне композиционные пленки SnO2/ОГ с массовой долей углеродной фазы в диапазоне 0,01–80 %. Методом комбинационного рассеяния света (КРС) установлена неизменность свойств углеродной фазы во всей изученной области составов. Показано, что изменение концентрации ОГ в оксидной матрице позволяет эффективно управлять фотоэлектрохимическими и электрокаталитическими свойствами композитных электродов. Предложен метод определения параметров солнечных элементов из их спектральных характеристик. По результатам проведенных исследований опубликовано 10 статей в рецензируемых научных журналах.