摻雜ZnS納米晶的合成及其性能研究.pdf

1、半導體納米晶由于量子限域效應，導致具有特殊的光電性能，使其應用領域越來越廣泛，尤其在生物分子標記領域體現(xiàn)出了潛在的應用價值。目前，用作生物標記的量子點主要是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心的問題。ZnS是一種寬帶隙Ⅱ-Ⅵ族半導體材料，是一種良好的摻雜基質，摻雜后可以得到不同波段的、發(fā)光效率高的半導體納米晶，有望成為新型、高靈敏的熒光標記物。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性能。
　　本研究主要內容包括：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納米晶為多晶結構。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納米晶有兩個較強的發(fā)射峰分別位于425nm和468nm處。200℃時，Cu2+離子摻雜量為2％時，ZnS: Cu納米晶發(fā)光強度達到最強。Fe摻雜后

4、，ZnS: Cu納米晶的熒光峰強度增加；反應溫度為140℃，反應時間為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。反應溫度為120℃，反應時間為10h，摻雜量為2%的 ZnS：Er納米晶熒光性能最好；140℃時，反應時間為8h和10h時，均當摻雜濃度為2%時，ZnS: Er/Yb納米晶熒光強度達到最強。⑸采用980nm、200mW激光器對ZnS