氧空位对低维纳米结构钨基氧化物光电化学性能的影响机制

项目名称： 氧空位对低维纳米结构钨基氧化物光电化学性能的影响机制

项目编号： No.51304253

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 矿业工程

项目作者： 李文章

作者单位： 中南大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 针对目前半导体氧化物氧空位浓度控制具有随机性，氧空位浓度对半导体氧化物光电化学性能影响机制尚不清晰等问题，本项目拟采用水热等方法合成低维纳米结构氧化钨薄膜材料，基于热力学原理，通过控制热处理过程的气氛类型、分压大小、温度，采用氧化或还原等手段，建立反应相平衡来控制氧化钨的氧空位浓度。通过测定薄膜材料氧空位浓度，并结合多种现代表征方法，研究氧空位对氧化钨薄膜材料特性的影响机制，建立氧空位定量控制的热力学模型。以不同氧空位含量的氧化钨薄膜为光阳极组装成光电化学池，研究氧空位浓度对材料光响应范围、光电流密度、量子效率以及光电转化效率的影响，弄清氧空位对材料光电性能的影响并分析原因。并进一步采用调制光电流谱和瞬态光电流谱方法，探索氧空位在界面电荷转移、复合及传输的作用规律，最终揭示氧空位对低维纳米结构半导体氧化物光电化学特性的影响机制，为半导体氧化物薄膜材料设计、制备或基础研究提供一定的理论指导。

中文关键词： 氧空位；低维纳米结构；氧化钨；光电化学；

英文摘要： The control of oxygen vacancy concentration is currently random for semiconductor oxide, and the influence of the oxygen vacancy on photoelectrochemical performances of semiconductor oxide is unclear. The low-dimensional nanostructures tungsten oxide films will be prepared by the hydrothermal method in this project. The oxygen vacancy concentration will be controlled by regulating gas, partial pressure, temperature to reach phase equilibrium in oxidation or reduction process based on the principles of thermodynamics. The thermodynamic model of the oxygen vacancy concentration control and the influence of oxygen vacancy on the tungsten oxide films properties will be investigated by determining the oxygen vacancy concentration and multiple modern characterization techniques. Photoelectrochemical cells will be assembled using the tungsten oxide film with the different oxygen vacancy concentration. The effect of oxygen vacancy concentration on photo-response, photocurrent density, quantum and photoelectric conversion efficiencies will be studied to elucidate the mechanism. The action law of the oxygen vacancy in the charge transport will be also investigated by intensity modulated photocurrent spectroscopy and transient photocurrent spectra. The results will reveal the effect of oxygen vacancies on the photoelectroc

英文关键词： oxygen vacancies；low-dimensional nanostructures；tungsten oxide；photoelectrochemistry；