碳化硅量子點(diǎn)及其復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的制備與發(fā)光特性研究.pdf

1、碳化硅是一種具有優(yōu)秀的物理和化學(xué)性質(zhì)以及良好生物相容性的間接帶隙半導(dǎo)體，它的塊體材料的發(fā)光效率極低。由于量子限制效應(yīng)，當(dāng)把碳化硅的尺寸減小到小于大約十納米時(shí)，它將具有很強(qiáng)的波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)的發(fā)光，這使得碳化硅納米材料具有良好的應(yīng)用前景。然而，人們對(duì)于碳化硅納米材料的發(fā)光機(jī)制尚未完全理解，而碳化硅量子點(diǎn)由于自身的性質(zhì)使其在做成固體薄膜時(shí)容易團(tuán)聚而不發(fā)光。這些問題限制了碳化硅量子點(diǎn)的應(yīng)用。本論文重點(diǎn)研究碳化硅量子點(diǎn)的發(fā)光機(jī)制和碳化硅量子點(diǎn)固體薄

2、膜的制備和發(fā)光性質(zhì)。
　　在不同化學(xué)腐蝕條件下制備出平均直徑為1.8和3.7 nm的3C-SiC量子點(diǎn)并對(duì)其發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行研究。隨顆粒尺寸的減小，3C-SiC量子點(diǎn)表面的一個(gè)缺陷發(fā)光峰（藍(lán)光）逐漸增強(qiáng)，它在加入過量KOH后消失，在進(jìn)一步加入HCl后又恢復(fù)。研究表明該藍(lán)光發(fā)射來自于3C-SiC量子點(diǎn)表面的C=O缺陷，并且與-OH和C=O化學(xué)鍵間的相互作用有關(guān)。通過研究還發(fā)現(xiàn)3C-SiC量子點(diǎn)的另一個(gè)表面態(tài):Si-Si，它能引起3C-S

3、iC量子點(diǎn)在267 nm的吸收，并且能夠通過能量轉(zhuǎn)移引起其它發(fā)光峰的增強(qiáng)。
　　研究了3C-SiC量子點(diǎn)/SiO2復(fù)合納米顆粒的制備和發(fā)光性質(zhì)。通過透射電鏡表征發(fā)現(xiàn)3C-SiC量子點(diǎn)/SiO2復(fù)合納米顆粒為球形，量子點(diǎn)均勻鑲嵌在顆粒表面和內(nèi)部。二氧化硅包裹并未在量子點(diǎn)表面形成新的發(fā)光缺陷，復(fù)合納米顆粒仍然展現(xiàn)出3C-SiC量子點(diǎn)的量子限制效應(yīng)發(fā)光。復(fù)合納米結(jié)構(gòu)形成的薄膜的發(fā)光強(qiáng)度比單純SiC量子點(diǎn)薄膜的發(fā)光強(qiáng)度高了十倍。
　

4、　利用3C-SiC量子點(diǎn)表面帶有電荷的性質(zhì)我們采用陽(yáng)離子表面活性劑CTAB對(duì)3C-SiC量子點(diǎn)進(jìn)行表面修飾，制得3C-SiC量子點(diǎn)/CTAB多層囊泡納米結(jié)構(gòu)，該復(fù)合納米結(jié)構(gòu)是在庫(kù)侖力作用下自組織生長(zhǎng)形成的，不同于傳統(tǒng)的親水/憎水相互作用引起的囊泡生長(zhǎng)。研究發(fā)現(xiàn)這種3C-SiC量子點(diǎn)/CTAB多層囊泡納米結(jié)構(gòu)具有近紫外發(fā)光。這種復(fù)合納米結(jié)構(gòu)可以克服3C-SiC量子點(diǎn)在形成固體薄膜時(shí)的團(tuán)聚。
　　采用陰離子表面活性劑SDS制得3C-S

5、iC量子點(diǎn)/SDS網(wǎng)狀復(fù)合納米結(jié)構(gòu)并研究其發(fā)光性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)該復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的發(fā)光來自于3C-SiC量子點(diǎn)的量子限制效應(yīng)發(fā)光，當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)從260 nm變化到440 nm時(shí)，發(fā)光峰位從417nm移動(dòng)到491 nm。利用基于TEM的微結(jié)構(gòu)研究表明這種固體發(fā)光薄膜很好地克服了3C-SiC量子點(diǎn)的團(tuán)聚，這種3C-SiC量子點(diǎn)/SDS復(fù)合結(jié)構(gòu)具有與3C-SiC量子點(diǎn)溶液相當(dāng)?shù)陌l(fā)光強(qiáng)度。
　　研究了3C-SiC量子點(diǎn)/SDS復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜在有金屬