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研究生: 蘇育萱
Su, Yu-Hsuan
論文名稱: 四元銅銦金屬硒化物之合成與光學性質
Synthesis and Optical Properties of Quaternary Copper-Indium Selenide
指導教授: 許桂芳
Hsu, Kuei-Fang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 51
中文關鍵詞: 金屬硫族化合物光致發光太陽能光電
外文關鍵詞: metal chalcogenide, photoluminescence, photovoltaic
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  • 本研究利用高溫固態反應,合成出新穎結構化合物Ba3.5Cu7.625In1.125Se9 (1)。化合物晶系為 Orthorhombic,空間群為中心對稱 Pnma,單位晶格三軸長為 a = 46.1700(12) Å,b = 4.26710(10) Å,c = 19.8125(5) Å。整體結構由MSe3、MSe4 (M = Cu, In)形成三維結構。結構骨架由四個主要區塊(unit)以Se為共用角連結而成,並形成沿b軸孔道,而Ba2+陽離子及鏈狀InSe4填入孔道中。
    此化合物的純相合成是由BaSe、Cu、In、Se以接近分子式比例在高溫成功被合成出來。合成溫度條件: 將反應物在1000°C高溫初步熔融,接著在650°C退火,可完全防止雜相BaCu2Se2生成。化合物的熔點由差示熱分析儀鑑定為750°C,再結晶點為726°C。化合物直接能隙為1.24 eV,透過紫外光-可見-近紅外光光譜儀並利用Kubelka-Munk function與Tauc plot光譜分析所得。此化合物獨特的地方是在660 nm附近有紅光訊號,利用微光激發光譜儀使用激發波長532 nm,強度1 mW的雷射照射化合物晶體及粉末偵測出兩者放光訊號位置一致。化合物為P型半導體,由霍爾效應分析得知其載子濃度為4.95×1018 cm-3,遷移速率為11.4 cm2/v-s。此化合物在太陽能應用上具有潛力。此外,我們將化合物分成不同粒徑大小,目前正在進行三倍頻光學量測。

    A new quaternary copper indium chalcogenide of Ba3.5Cu7.625In1.125Se9 has been synthesized by solid-state reaction at 1000 oC. The structure adopts a centrosymmetric space group Pnma. Crystal data: Ba3.5Cu7.625In1.125Se9, 1, a = 46.1700(12) Å, b = 4.26710(10) Å, c = 19.8125(5) Å, V= 3903.30 Å3, Z=1. The compound adopts a new three-dimensional framework, which is constructed by CuSe4 tetrahedra, InSe4 tetrahedra and CuSe3 trigonal. Several metal sites in the framework are disordered and refined with Cu/In atoms. This copper indium selenide displays the photoluminescence (PL) with a broad and strong signal centered at 660nm. UV-visable-near-infrared absorption spectrum analyzed by the Kubelka-Munk equation and Tauc plot shows the compound featuring direct band gap of 1.24 eV. The temperature-dependent powder X-ray diffraction patterns showed the compound belongs to a thermal stable phase. Therefore, this compound features the potential in solar cell.

    摘要 I 誌謝 VIII 目錄 IX 表目錄 XI 圖目錄 XII 第一章 緒論 1 第二章 實驗 8 2-1 合成 (Synthesis) 8 2-2 單晶X光繞射分析(Single Crystal X-ray Diffraction Analysis) 11 2-3 能量散佈光譜分析 (Energy Dispersive Spectrum Analysis) 12 2-4 粉末X光繞射分析 (Powder X-ray Diffraction Analysis) 14 2-5 差示熱分析 (Differential Thermal Analysis, DTA) 15 2-6 紫外光-可見-近紅外光光譜分析 (UV-vis-NIR Reflection Spectrum Analysis) 16 2-7 微光激發螢光光譜分析 (Micro-PL Spectrum Analysis) 17 2-8 霍爾效應分析 (Hall Effect Analysis) 17 第三章 結果與討論 18 3-1 晶體結構 18 3-2 純相合成與鑑定 27 3-3 熔點及再結晶點鑑定 31 3-4 能隙鑑定 32 3-5 光激發螢光光譜 33 3-6 霍爾效應分析 35 第四章 結論 36 參考文獻 37 附錄 41

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    下載圖示 校內:2024-07-24公開
    校外:2024-07-24公開
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