| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-8页 |
| 第一章 绪论 | 第12-51页 |
| 1.1 前言 | 第12-13页 |
| 1.2 半导体/电解液结的基本结构 | 第13-15页 |
| 1.3 光电化学水分解电池基本结构与工作原理 | 第15-20页 |
| 1.3.1 光电化学水分解电池的起源与发展 | 第15-16页 |
| 1.3.2 光电化学水分解电池的基本结构及工作原理 | 第16-17页 |
| 1.3.3 光电化学水分解电池主要的类型及工作原理 | 第17-20页 |
| 1.4 光电化学水分解电池主要性能参数及影响因素 | 第20-23页 |
| 1.5 几种常见n型半导体光电极研究现状 | 第23-38页 |
| 1.5.1 α-Fe_2O_3光阳极的研究现状 | 第23-29页 |
| 1.5.2 Ta_3N_5光阳极的研究现状 | 第29-35页 |
| 1.5.3 Ta_3N_5光学各向异性及其物理机制 | 第35-36页 |
| 1.5.4 Ta_3N_5光学各向异性的研究现状及其对半导体光阳极光电化学性能的影响 | 第36-38页 |
| 1.6 本文研究思路及主要研究内容 | 第38-39页 |
| 1.7 本文的创新点 | 第39-40页 |
| 参考文献 | 第40-51页 |
| 第二章 Ta_3N_5薄膜的材料表征方法 | 第51-58页 |
| 2.1 主要化学试剂 | 第51页 |
| 2.2 薄膜样品制备 | 第51-52页 |
| 2.2.1 基底清洗和预处理 | 第51页 |
| 2.2.2 薄膜样品及光阳极制备 | 第51-52页 |
| 2.2.3 光阳极表面电催化材料表面修饰 | 第52页 |
| 2.3 光阳极的物性表征 | 第52-54页 |
| 2.3.1 X射线衍射(XRD) | 第52-53页 |
| 2.3.2 拉曼光谱(Raman) | 第53页 |
| 2.3.3 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM) | 第53页 |
| 2.3.4 透射电子显微镜(TEM) | 第53页 |
| 2.3.5 紫外-可见吸收光谱(UV-vis) | 第53-54页 |
| 2.3.6 X射线光电子能谱仪(XPS) | 第54页 |
| 2.3.7 荧光光谱仪(PL) | 第54页 |
| 2.4 光电极的光电化学性能表征 | 第54-57页 |
| 2.4.1 循环伏安I-V测试 | 第54-55页 |
| 2.4.2 外量子效率(Incident photon-to-current efficiency/external quantum efficiency,IPCE) | 第55页 |
| 2.4.3 安培时间i-t测试 | 第55页 |
| 2.4.4 法拉第效率测试 | 第55-56页 |
| 2.4.5 莫特-肖特基(Mott-Schottky)测试 | 第56-57页 |
| 参考文献 | 第57-58页 |
| 第三章 Ta_3N_5薄膜的光学各向异性及缺陷态表征 | 第58-75页 |
| 3.1 引言 | 第58页 |
| 3.2 实验部分 | 第58-60页 |
| 3.2.1 Ta_3N_5薄膜UV-vis光吸收图谱测试 | 第59页 |
| 3.2.2 Raman和变温激光荧光光谱的测试 | 第59-60页 |
| 3.3 结果与分析 | 第60-71页 |
| 3.3.1 不同氮化温度的Ta_3N_5薄膜物相分析 | 第60-62页 |
| 3.3.2 不同氮化温度的Ta_3N_5薄膜UV-vis吸收图谱分析 | 第62-63页 |
| 3.3.3 不同氮化温度的Ta_3N_5薄膜荧光光谱分析 | 第63-70页 |
| 3.3.4 不同氮化温度的Ta_3N_5薄膜XPS分析 | 第70-71页 |
| 3.4 本章小结 | 第71-72页 |
| 参考文献 | 第72-75页 |
| 第四章 Zr_2ON_2晶体诱导(023)晶面优势生长的Ta_3_N5薄膜的光学各向异性研究 | 第75-92页 |
| 4.1 引言 | 第75页 |
| 4.2 实验部分 | 第75-78页 |
| 4.2.1 样品制备 | 第75-77页 |
| 4.2.2 样品的封装 | 第77-78页 |
| 4.2.3 光电化学测试 | 第78页 |
| 4.3 实验结果与分析 | 第78-89页 |
| 4.3.1 不同掺杂剂量的Zr对Ta_3N_5物相的影响 | 第78-81页 |
| 4.3.2 不同Zr/Ta原子比的Ta_3N_5 UV-vis光吸收图谱的影响 | 第81-82页 |
| 4.3.3 不同Zr/Ta摩尔比对Ta_3N_5中氧杂质含量的影响 | 第82-85页 |
| 4.3.4 不同Zr/Ta摩尔比的Ta_3N_5荧光PL谱 | 第85-86页 |
| 4.3.5 不同Zr/Ta摩尔比对Ta_3N_5薄膜形貌的影响 | 第86-87页 |
| 4.3.6 不同Zr/Ta前驱体所制备的Ta_3N_5光阳极光电化学性能表征 | 第87-89页 |
| 4.4 本章小结 | 第89-90页 |
| 参考文献 | 第90-92页 |
| 第五章 Mg~(2+)对Ta_3N_5物相和光学特性的影响 | 第92-105页 |
| 5.1 引言 | 第92页 |
| 5.2 样品制备 | 第92-94页 |
| 5.2.1 薄膜样品制备 | 第92-94页 |
| 5.3 实验结果与讨论 | 第94-103页 |
| 5.3.1 薄膜样品的物相分析 | 第94-96页 |
| 5.3.2 不同Mg/Ta、Zr/Ta和Mg-Zr/Ta的Ta_3N_5的光吸收 | 第96-97页 |
| 5.3.3 Mg掺杂Ta_3N_5的理论计算 | 第97-98页 |
| 5.3.4 电子能谱数据分析 | 第98-99页 |
| 5.3.5 荧光PL谱分析 | 第99-100页 |
| 5.3.6 Mg~(2+)对Ta_3N_5结晶性提高的机理研究 | 第100-102页 |
| 5.3.7 Mg~(2+)和Mg-Zr掺杂对Ta_3N_5光阳极光电化学性能的影响 | 第102-103页 |
| 5.4 结论 | 第103-104页 |
| 参考文献 | 第104-105页 |
| 第六章 电子束蒸发制备、调控Ta_3N_5薄膜形貌及其光电化学性能研究 | 第105-123页 |
| 6.1 引言 | 第105页 |
| 6.2 实验部分 | 第105-108页 |
| 6.2.1 铂钛硅基底上制备Ta_3N_5薄膜 | 第105-107页 |
| 6.2.2 样品形貌分析SEM | 第107页 |
| 6.2.3 电化学性能表征 | 第107-108页 |
| 6.3 结果与分析 | 第108-121页 |
| 6.3.1 不同蒸镀条件对Ta_3N_5光阳极形貌及性能的影响 | 第108-114页 |
| 6.3.2 高性能Ta_3N_5薄膜光电化学性能表征 | 第114-115页 |
| 6.3.3 最佳性能Ta_3N_5光阳极的SEM表征 | 第115-116页 |
| 6.3.4 电子束蒸发制备的Ta_3N_5薄膜电子能谱表征 | 第116-117页 |
| 6.3.5 最佳条件下得到Ta_3N_5薄膜的荧光光谱 | 第117-118页 |
| 6.3.6 铂钛硅漏电对Ta_3N_5薄膜光电化学性能的影响 | 第118-119页 |
| 6.3.7 Ta_3N_5/铂钛硅光阳极的光电化学稳定性表征 | 第119-121页 |
| 6.4 实验结论 | 第121-122页 |
| 参考文献 | 第122-123页 |
| 总结与展望 | 第123-125页 |
| 主要结论 | 第123页 |
| 后续工作展望 | 第123-125页 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及奖励 | 第125-127页 |
| 致谢 | 第127-128页 |
