摻雜ZnS納米晶的合成及其性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體納米晶由于量子限域效應(yīng)，導(dǎo)致具有特殊的光電性能，使其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，尤其在生物分子標(biāo)記領(lǐng)域體現(xiàn)出了潛在的應(yīng)用價(jià)值。目前，用作生物標(biāo)記的量子點(diǎn)主要是CdSe、CdS、CdS/ZnS(ZnSe)、CdTe/ZnS等體系，但都含有 Cd元素，其毒性一直是人們擔(dān)心的問題。ZnS是一種寬帶隙Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體材料，是一種良好的摻雜基質(zhì)，摻雜后可以得到不同波段的、發(fā)光效率高的半導(dǎo)體納米晶，有望成為新型、高靈敏的熒光標(biāo)記物。本文以1-乙基-3-

2、甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體和水的混合溶液作為反應(yīng)溶劑，采用溶劑熱法合成了不同離子摻雜的 ZnS納米晶。通過X射線衍射儀(XRD)、X光電子能譜儀(XPS)、透射電鏡(TEM)研究其物相、相貌和尺寸；結(jié)合F-280熒光分光光度譜儀和Zolix SBP-300型光柵光譜儀研究納米晶的光學(xué)性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴ZnS納米晶（摻雜離子為 Cu，F(xiàn)e，Er，Yb）顆粒近似呈球形，粒度約3-10nm，部分粉體出現(xiàn)少量的團(tuán)聚現(xiàn)象；選

3、區(qū)衍射中的電子衍射環(huán)表明合成的ZnS納米晶為多晶結(jié)構(gòu)。⑵Cu、Fe、Er、Yb摻雜離子分別以 Cu+/Cu2+、Fe2+、Er3+、Yb3+形式摻雜到 ZnS納米晶中；Fe離子摻雜后，增加了Cu2+在 ZnS納米晶中的含量；Yb離子摻雜后，增加了Er3+在ZnS納米晶中的含量。⑶ZnS: Cu納米晶有兩個(gè)較強(qiáng)的發(fā)射峰分別位于425nm和468nm處。200℃時(shí)，Cu2+離子摻雜量為2％時(shí)，ZnS: Cu納米晶發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最強(qiáng)。Fe摻雜后

4、，ZnS: Cu納米晶的熒光峰強(qiáng)度增加；反應(yīng)溫度為140℃，反應(yīng)時(shí)間為10h，摻雜量為2%的Cu/Fe的ZnS納米晶熒光性能最好。⑷ZnS: Er納米晶在420nm，470nm和530nm處出現(xiàn)了新的發(fā)光峰。反應(yīng)溫度為120℃，反應(yīng)時(shí)間為10h，摻雜量為2%的 ZnS：Er納米晶熒光性能最好；140℃時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為8h和10h時(shí)，均當(dāng)摻雜濃度為2%時(shí)，ZnS: Er/Yb納米晶熒光強(qiáng)度達(dá)到最強(qiáng)。⑸采用980nm、200mW激光器對ZnS