硅納米晶體表面改性和發(fā)光性能研究.pdf

1、硅納米晶體由于具有新穎的電學和光學性能，在光電子、光伏、顯示和生物標記等領域擁有廣闊的用途前景。本論文的工作，集中在研究硅納米晶體的發(fā)光性能與其尺寸和表面改性的關系。
　　我們采用冷等離子體硅納米晶體合成設備獲得獨立存在的，尺寸分布在2-10 nm的硅納米晶體顆粒。然后，對其進行氫化硅烷化表面改性，尺寸分選等操作，獲得尺寸分布集中的一系列顆粒。測試這一系列顆粒的熒光光譜，熒光效率，熒光壽命并以此計算其輻射，非輻射復合幾率。我們發(fā)現(xiàn)

2、熒光峰位能量與尺寸之間符合有效質(zhì)量近似模型。熒光效率隨著尺寸的減小（從10 nm減小到2 nm）呈先升高后下降的趨勢，最佳熒光效率出現(xiàn)在尺寸2.8nm時，對應的熒光峰位是744 nm。隨著尺寸從10 nm減小到2 nm，我們發(fā)現(xiàn)硅納米晶體的非輻射復合幾率呈指數(shù)型上升，通過電子順磁能譜(EPR)測試，我們證明這與納米晶表面懸掛鍵密度的變化有關。當尺寸從10 nm減小到2.8 nm，硅納米晶體的輻射復合幾率也呈現(xiàn)指數(shù)型上升，這符合量子限域效

3、應理論。然而，當尺寸進一步從2.8 nm減小到2 nm時，輻射復合幾率不再呈現(xiàn)指數(shù)型上升，而是略有下降。我們認為，當納米晶體尺寸很小時，電子和空穴容易從納米晶體內(nèi)部隧穿到其表面，這可能是造成輻射復合幾率不再呈現(xiàn)指數(shù)型上升的原因。
　　我們比較了加熱法和紫外(UV)輻照法對硅納米晶體氫化硅烷化反應的影響，選用1-十八烯，1-十二烯，1-辛烯，1-戊烯和苯乙烯進行氫化硅烷化反應。獲得了不同改性條件下的烷基鈍化的硅納米晶體。對其進行尺寸