半導(dǎo)體量子點(diǎn)的合成、光量子效應(yīng)和表面修飾.pdf

1、Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體量子點(diǎn)具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)，引起了包括工業(yè)應(yīng)用和基礎(chǔ)研究在內(nèi)的廣泛關(guān)注。通過(guò)調(diào)節(jié)顆粒的粒徑，其熒光發(fā)射波長(zhǎng)可以從近紫外到紅光連續(xù)可調(diào)。半導(dǎo)體量子點(diǎn)熒光光譜窄而對(duì)稱(chēng)，摩爾消光系數(shù)大，在生物學(xué)尤其是生物熒光標(biāo)記中得到廣泛的研究和應(yīng)用。 本文在綜述各種半導(dǎo)體納米顆粒的合成方法的基礎(chǔ)上，以非配位性溶劑作為反應(yīng)體系，采用有機(jī)前驅(qū)體熱分解的方法分別制備了單分散性的CdS和CdSe納米顆粒，并對(duì)合成反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了討論和研究。在

2、此基礎(chǔ)上合成了核殼層的CdSe/CdS量子點(diǎn)，所合成的核殼層量子點(diǎn)具有高熒光量子產(chǎn)率和高化學(xué)穩(wěn)定性的特點(diǎn)。然后，利用硅烷化學(xué)法，在量子點(diǎn)表面生成一層氧化硅層，制備得到氧化硅包裹的單分散半導(dǎo)體量子點(diǎn)。主要研究成果如下： 1．在非配位性溶劑十八烯中，通過(guò)油酸鎘的熱分解，分別制備了單分散的CdS和CdSe量子點(diǎn)。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究表明，顆粒的生長(zhǎng)速度隨著反應(yīng)時(shí)間的增加而逐漸減慢，合成反應(yīng)在反應(yīng)進(jìn)行一定時(shí)間后達(dá)到平衡。通過(guò)改變反應(yīng)體系中油

3、酸的濃度，可以調(diào)節(jié)顆粒并影響合成反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)，及反應(yīng)體系中的成核數(shù)目以及顆粒的尺寸分布情況。 2．研究了合成過(guò)程中加入有機(jī)分子配體對(duì)顆粒合成過(guò)程以及顆粒熒光性能的影響，通過(guò)有機(jī)分子配體的加入，所合成CdSe量子點(diǎn)的熒光量子產(chǎn)率(PLQY)大幅提高3～4倍，初始合成的量子點(diǎn)顆粒的熒光量子產(chǎn)率最高可達(dá)到47％。研究結(jié)果還顯示，有機(jī)分子配體的加入還有效改善了所合成顆粒的尺寸分布。 3．利用過(guò)量離子層吸附工藝制備了CdSe/Cd

4、S核殼層納米顆粒。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在CdS殼層厚度較薄的時(shí)候，實(shí)際制備的顆粒殼層厚度與理論計(jì)算的顆粒殼層厚度能夠較好的吻合。而在殼層厚度較大的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)值與理論值具有一定程度的偏差，產(chǎn)生偏差的原因主要是由于隨著殼層厚度的增加，顆粒的形貌而不再近似為球型。所制備的CdSe/CdS熒光量子產(chǎn)率隨殼層的厚度變化而變化，在三個(gè)原子單層厚度時(shí)，顆粒的熒光量子產(chǎn)率最高，可達(dá)56％。并且，所合成的核殼層量子點(diǎn)熒光性能穩(wěn)定，在有機(jī)溶劑中可長(zhǎng)期保存。4．對(duì)