关键词： 两步法制黑硅   金属辅助化学刻蚀   Ag纳米颗粒   微纳复合结构   光电转换效率   反射率  

摘要： 近几年，黑硅作为一种具备纳米陷光结构的新型半导体光电材料，由于其在可见——红外波段反射率极低，能够有效的提高电池片的转化效率，因而受到了人们的极大关注。制备黑硅的方法很多，其中金属辅助化学刻蚀法由于所需设备简单、成本低、易于整合到目前太阳能电池生产工序中而备受人们青睐。目前已有许多小组在从事金属辅助化学刻蚀方法的研究，也取得了一定的成果，但大多都采用一步法进行实验。而一步法制黑硅存在两方面的缺点：一方面，反应过程消耗大量的重金属Ag；另一方面，残留过多的金属粒子增加了后续清洗工作的负担。 本文研发的全液相两步法不仅可以与产线上现有制绒工艺很好的兼容，而且可以有效的解决一步法制黑硅的两大弊端，这在很大程度上节约了生产成本，也简化了产线上的工艺步骤，所以研究两步法制黑硅具有重要的实践意义。 首先，两步法制黑硅(TSM)是指应用控制变量法先将制绒过的硅片先放到硝酸银（催化剂）溶液中反应一定时间，再放入适当体积比的氢氟酸（刻蚀剂）和过氧化氢（氧化剂）混合溶液中反应一段时间，制备出具有纳米陷光的绒面结构，即黑硅结构。本文主要研究了三种溶液浓度以及反应时间下的硅片绒面形貌，选用扫描电子显微镜（SEM）和光学显微镜（OM）对其进行了表征。结果发现：不同的溶液浓度和反应时间会得到纳米线状和孔洞状两种完全不同的结构。 其次，本文通过SEM、EDX和粒径分析软件对两步法与一步法制黑硅中Ag颗粒进行了表征，结果发现：两步法消耗非常少的重金属，而且金属粒子分布很均匀，颗粒大小也有一定的规律性。因为两步法反应消耗很少Ag，后续可以很彻底的将残余的金属粒子去除干净，避免了电池片表面金属残余导致的复合。 最后，从结构上来看两步法制黑硅相当于在原来微米结构的基础上又生长了一种纳米结构，即形成了一种微纳复合结构，这样就使得硅片的反射率由原来的25%左右降低到5%左右甚至更低。选用标准8度角绒面积分式反射仪（D8反射仪）对黑硅的光学性质进行了表征，并发现确实能够获得极低的反射率。然而，这种具有极低反射率的黑硅却有很深的结构，即很大的比表面积，会大大增加表面载流子复合中心数量，导致电池片的转换效率下降。所以，我们在制完黑硅之后加了一步剥离修正，通过参数的调控可以将纳米陷光结构的深度控制在理想的范围内。本文将两步法制完的多晶黑硅电池在苏州阿特斯阳光电力科技有限公司做了流片分析，流片数据表明该类电池的平均效率为18.05%，高于产线17.52%的平均值。 综上所述，我们在实验室和产线上证实了全液相两步法金属辅助化学刻蚀制备黑硅太阳能电池的可行性，并且与一步法比较体现出了其较大优势。本文的研究内容可以在很大程度上促进我国光伏产业的发展，全液相两步法制黑硅技术存在巨大的实践应用潜力。

关键词： 上转换发光   碲酸盐玻璃   熔融法   Ag纳米颗粒   PbF2   Yb3   Er3   水热法  

摘要： 上转换发光材料具有将低频光转换为高频光的特殊光学性能，这一特殊性能使得上转换材料在各个领域都有广阔的应用，如上转换激光器、红外探测、生物分子鉴别、三维立体显示技术等。近些年，上转换材料在太阳能电池上的应用逐步兴起，但大多数上转换材料在太阳能电池上的应用都还处于实验阶段，未能推广应用。归其原因主要有两个方面：一方面是上转换材料本身对光能的转换效率比较低，另一方面则是欠缺上转换材料与太阳能电池结合的技术。 本论文以上述问题为前提，为了获得高效率上转换材料和易于与太阳能电池结合的上转换材料，分别制备和研究了两种不同类型的上转换材料，一种是Er3+、Yb3+掺杂的氟化物碲酸盐玻璃材料，一种是PbF2:Yb3+，Er3+晶体粉末材料。本论文对这两种材料的制备与光学性能进行了系统的研究，具体内容如下： 1、采用传统熔融法制备了不同浓度Er3+掺杂的TeO2-PbF2系统氟化物碲酸盐玻璃，经上转换光谱测试得样品的发光峰中心分别位于527nm、544nm和657nm分别对应于Er3+的不同激发态2H11/2、4S3/2和4F9/2到基态4I15/2的辐射跃迁发光。 2、采用传统熔融法成功制备了Er3+,Yb3+共掺的TeO2-PbF2系统的氟化物玻璃，并研究了掺杂不同浓度Yb3+样品的上转换发光性质。发光峰的中心分别位于527nm、544nm和657nm，分别对应Er3+相应激发态能级的辐射跃迁。当Yb3+与Er3+浓度的比值为3时获得上转换发光强度最强的样品。将该样品一面蒸镀背反射层并与非晶硅太阳电池结合应用，在AM1.5模拟太阳光和功率为400mW、波长为980nm激光共照射下测得电池效率提高了0.45%。在300mW激光照射条件下，计算得到该上转换光伏电池的最大外量子效率与内量子效率的值分别为0.27%和1.35%。 3、采用传统熔融法制备了一系列Ag-Er3+共掺杂的TeO2-PbF2系统玻璃。并以单掺杂Er3+的样品作为参比样品，分析了退火处理后Ag纳米颗粒的形成对玻璃材料的结构、吸收光谱、上转换发光强度等性质的影响。测试分析发现，实验样品与参比样品的发光峰位置基本一致，这是由于上转换发光光谱的发光峰位通常是由稀土离子以及基质材料决定的。对上述样品进行退火处理，当退火处理时间较短时实验样品的绿光强度由于银纳米颗粒吸收而减弱，当退火处理时间超过6h以后，由于Ag纳米颗粒的局域场效应使得实验样品的红光和绿光的强度增强。 4、采用水热法制备了PbF2:Yb3+,Er3+纳米晶体材料，研究了稀土离子Yb3+的掺杂浓度、退火温度以及退火时间对材料上转换发光性能的影响。随着Yb3+浓度的增加，晶体的晶相由正交相与立方相的混合相逐渐变为单一的立方相。此条件下制备出的不同掺杂浓度样品的上转换发光强度都很弱。对样品进行退火处理，晶粒尺寸增大，上转换发光强度显著增强。将退火后上转换发光强度最强的样品（稀土离子摩尔百分比浓度为(7%)Yb3+、(1%)Er3+）应用于氢化非晶硅太阳能电池，在波长为980nm、功率密度为4.8W/cm2激光光照条件下的外量子效率值为0.04%。

关键词： TiO2纳米管   Ag2O纳米颗粒   阳极氧化   抗菌性能   成骨细胞  

摘要： 生物医用钛及钛合金因其良好的机械性能、抗腐蚀性及优良的生物相容性作为骨科植入物已经在临床上得到了广泛应用,但是仍然存在着两大严重并发症：因植入后骨整合不佳引起的松动和植入物相关的感染。近年来,利用阳极氧化法制备的Ti02纳米管阵列在生物医学方面的应用研究得到了广泛关注,这种纳米尺度排列整齐的管状形貌能够很好地模拟人体骨组织和细胞外微环境的结构,使植入物表现出显著的成骨诱导能力和促骨整合能力。然而,纳米管阵列抵抗感染的能力并不能满足临床需要。本研究采用磁控溅射镀膜技术先在纯钛表面沉积钛银复合薄膜,然后通过对该膜层进行阳极氧化制备银原位掺杂的TiO2纳米管阵列,并评价了该银掺杂纳米管阵列的长效抗菌性、细胞相容性及对成骨细胞功能的影响。综合本论文工作,所取得的主要研究结果如下： (1)运用磁控溅射镀膜技术在钛基体上沉积不同银含量的TiAg复合膜层,银掺杂量可在0at.%和27.23at.%之间调控； (2)运用阳极氧化工艺在TiAg复合膜层上制备出不同银掺杂量的Ti02纳米管阵列；膜层中的银以Ag20纳米颗粒的形式被包裹或镶嵌在非晶态的Ti02纳米管壁上,且纳米颗粒的数量、大小等可以通过镀膜和氧化参数进行调控； (3)Ag20负载Ti02纳米管阵列以初期大量、快速释放,后期缓慢、稳定释放的方式析出银离子；析出的银离子及Ag20纳米颗粒的直接接触两种抗菌机理的共同作用赋予了Ag2O负载Ti02纳米管优异的长效抗菌性能； (4)Ag2O负载Ti02纳米管阵列对MC3T3-E1成骨细胞的粘附、活性及分化没有影响,且适量的银掺杂能够促进细胞的铺展；银负载量较高的纳米管阵列表面MC3T3-E1细胞的胶原蛋白分泌和基质矿化出现了短期抑制现象,但这种现象随着培养时间的推移而消失。

关键词： 纳米颗粒   合金化行为   核-壳结构   分子动力学  

摘要： 利用分子动力学方法和改进分析型嵌入原子势函数模拟了核-壳结构Ag-Au纳米颗粒的合金化行为,从原子扩散、微观结构演变以及合金化程度等方面对比分析了壳层厚度对合金化行为的影响。结果表明,壳层较薄时,核-壳界面处原子扩散现象显著,内核表现出多面体形貌,表层Au、Ag原子完全混合。壳层较厚时,表面原子以扩散为主,整个颗粒表面为多面体结构,但内核保持初始球状结构。通过层错生长方式使形貌发生了改变。壳层越薄,体系合金化程度越高。

关键词： Fe3O4Ag磁性Pb2+吸附  

摘要： 采用水相共沉淀法制备小尺寸磁性Fe3O4纳米颗粒,以没食子酸作为还原剂和表面修饰剂,还原Ag[(NH3)2]+制备出Fe3O4/Ag磁性纳米颗粒。研究该磁性纳米颗粒对水溶液中铅离子的吸附行为,研究结果表明,pH为7.0,吸附温度30℃时可得到最好的处理效果,铅的去除率可达99.7%以上,Fe3O4/Ag颗粒吸附行为符合二级动力学模型(R2>0.99)。该磁性纳米颗粒经过多次再生处理后,仍具有很好的吸附效果,表明Fe3O4/Ag在水处理方面拥有良好的应用前景。

关键词： 自组装   Ag-SiO2   抗菌性  

摘要： 使用自组装法制备得到SiO2颗粒,测试得到其平均孔径约为3.61nm,此孔径大小与模板十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的分子层间距有关。将自组装得到的SiO2颗粒依次浸泡于硝酸银(AgNO3)溶液和硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液中,反应后光照此混合液得到复合材料Ag-SiO2。此复合材料的微观结构可通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)及红外光谱(FT-IR)来表征,产物为球状复合颗粒,其中Ag纳米粒子被均匀的锁定于SiO2颗粒中,避免了Ag粒子的聚集。在抗菌性测试中发现此复合颗粒的抗菌性优于单一纳米Ag,文中还讨论了此类抗菌剂的作用机理。

关键词： 表面等离子体共振   纳米加工   金属纳米结构   图像处理  

摘要： 基于10 nm尺度图形加工技术,通过改变金属纳米结构的大小和形貌,利用金属纳米结构的表面等离子体共振性能开发出SEM纳米彩色图片制作技术,使得图形的像素在60 nm尺度可控(约100万dpi)。利用图像处理技术可以快速生成加工版图,而通过电子束曝光和沉积技术则能够得到结构不同的Au/Ag纳米颗粒。结果表明:由于结构不同的Au/Ag纳米颗粒的表面等离子体共振性能不同,使其发光性能覆盖了可见光波段。本文通过改变Au/Ag纳米颗粒的大小,利用图像处理算法对不同大小的Au/Ag纳米颗粒进行排列组合,从而得到SEM纳米彩色图片。

关键词： FePt纳米颗粒   Ag掺杂   溶胶-凝胶法   磁性   结构  

摘要： 利用溶胶—凝胶法制备了L10相FePt纳米颗粒和FePtAg纳米颗粒,并利用X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、透射电子显微镜(TEM)等测试手段对样品进行了结构和磁性表征.XRD分析表明,700℃所制备的FePt和FePtAg纳米颗粒均为面心四方(FCT)结构,且掺杂Ag后可以看见明显的Ag峰.TEM测试显示制得的FePt颗粒形状为类球形,晶粒尺寸约为18 nm.磁性测试结果表明,掺杂Ag后样品的矫顽力由6950 Oe提高到9350 Oe.

关键词： 生物化学工程   DNA核壳结构   双金属   纳米颗粒  

摘要： 以G-四链体及i-motif DNA修饰的纳米金为晶种制备了Au@Ag核壳结构纳米颗粒。紫外可见光谱及透射电子显微镜结果表明,采用盐酸羟胺作为还原剂可以抑制Ag的同相成核而使银在纳米金表面生长。DNA的存在可有效地抑制纳米颗粒的团聚,得到分散性良好,粒径均一,包覆均匀的核壳型纳米颗粒,从而提出了一种调控双金属纳米材料的新方法。

关键词： 表面增强拉曼散射(SERS)基底   C壳层   C层包覆的Ag(Ag@C)纳米颗粒   罗丹明6G(R6G)   化学增强  

摘要： Ag纳米结构是最常用的表面增强拉曼散射(SERS)活性基底,缺点是Ag的化学稳定性和生物相容性比较差。为此,利用化学方法合成了一种新型的SERS活性基底—纳米碳层包覆的Ag(Ag@C)纳米颗粒。利用透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见吸收光谱对制备的核壳结构纳米颗粒进行了表征,并研究了颗粒的SERS活性。结果表明,罗丹明6G(R6G)、结晶紫(CV)和孔雀石绿(MG)分子在Ag@C悬浮液中的SERS光谱强度与在Ag胶中的SERS光谱强度相比显著增强。根据光谱的变化规律推断,额外的增强来自于化学增强。由于C层的存在,相比于Ag纳米颗粒,Ag@C颗粒的化学稳定性和生物相容性都有所改进。