CdSe量子點(diǎn)的水相合成及其光學(xué)性能研究.pdf

1、在過去的十多年，零維半導(dǎo)體納米材料以其獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)性能已被應(yīng)用于太陽能電池，發(fā)光二極管，生物標(biāo)記等領(lǐng)域。有機(jī)相合成的量子點(diǎn)不能溶于水，生物相容性差。相反，水相合成量子點(diǎn)方法簡單、低毒，量子點(diǎn)在水中可以穩(wěn)定存在，生物相容性好。因此，本課題采用水相法來合成CdSe量子點(diǎn)。
　　首先，我們?cè)谒嘀胁煌瑴囟认潞铣闪薈dSe量子點(diǎn)。合成的量子點(diǎn)用紫外-可見吸收光譜和熒光光譜來表征其光學(xué)性能，用X射線衍射和透射電鏡對(duì)顆粒的結(jié)晶和尺寸進(jìn)行測(cè)

2、試。結(jié)果表明隨著反應(yīng)溫度從室溫升到90oC，量子點(diǎn)的禁帶寬度明顯減小，相應(yīng)的量子點(diǎn)的尺寸增加，同樣光學(xué)性能也發(fā)生很大變化。起始溫度對(duì)量子點(diǎn)的合成和光學(xué)性能有重要的影響。從更廣泛地控制熒光顏色和強(qiáng)度的角度出發(fā)，17-90oC的反應(yīng)溫度范圍更適合合成CdSe量子點(diǎn)。
　　其次，我們通過水相合成量子點(diǎn)的紫外-可見吸收光譜和熒光光譜等光學(xué)性能來研究量子點(diǎn)的成核與長大的動(dòng)力學(xué)。兩個(gè)重要的動(dòng)力學(xué)參數(shù)反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間分別在20-90oC和0-

3、12h變化。我們的研究表明在較低溫度如20oC有利于形核過程，形成顆粒小、分布窄的納米顆粒。在20-90oC各個(gè)反應(yīng)溫度下，顆粒的長大大約在1h內(nèi)完成。反應(yīng)溫度對(duì)量子點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)性能有很大的影響。70oC的樣品有最大的熒光性能變化范圍。從更廣泛地控制熒光顏色和強(qiáng)度的角度出發(fā)，反應(yīng)溫度為70oC有利于CdSe量子點(diǎn)的合成。
　　再次，我們對(duì)比研究了在水相和乙醇相中合成的量子點(diǎn)。和水相相比，乙醇相中合成的量子點(diǎn)有更優(yōu)的熒光性能。通過仔細(xì)

4、表征，結(jié)果表明在乙醇相中合成的量子點(diǎn)的不同的原因是存在大的聚集體。通過透射電鏡和高分辨透射電鏡的觀察表明乙醇相合成的量子點(diǎn)是三級(jí)微結(jié)構(gòu)，而水相合成的量子點(diǎn)是二級(jí)微結(jié)構(gòu)。乙醇相中獲得的量子點(diǎn)的熒光性能強(qiáng)是因?yàn)槠浔砻姘擦烁嗟姆€(wěn)定劑TGA的結(jié)果。
　　最后，我們還開展了核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的合成，即通過使用不同量的Zn和S進(jìn)行包覆。研究結(jié)果表明：Zn和S的使用量較少則不足以形成較好的包覆，熒光強(qiáng)度也因此沒有明顯提高；當(dāng)用量較大時(shí)則由于包覆