熒光硅納米粒子性能與應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，硅納米粒子(SiNPs)在許多領(lǐng)域引起了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。造成這一現(xiàn)象的原因除了硅自身的優(yōu)點(diǎn)，比如儲(chǔ)量豐富、成本低廉、毒性很小等等，還包括硅材料良好的生物相容性以及它能夠與硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的結(jié)合。因此，硅納米粒子已被認(rèn)為是一種在如光電子和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域可替代經(jīng)典的含有Ⅱ-Ⅵ族重金屬量子點(diǎn)(QDs)的材料。然而，在光學(xué)性能方面，硅納米粒子目前還明顯不如基于直接帶隙躍遷的Ⅱ-Ⅵ族量子點(diǎn)。例如，到目前為止，硅納米粒子的量子產(chǎn)率仍

2、然偏低，應(yīng)用也仍然局限于幾個(gè)特定的領(lǐng)域。因此，對(duì)于硅納米粒子而言，尋求有效的方法來提升其光學(xué)性能，并進(jìn)一步挖掘有價(jià)值的應(yīng)用仍是亟待解決的一個(gè)關(guān)鍵問題。
　　在本文的研究工作中，我們首先通過一種特殊設(shè)計(jì)的表面化學(xué)改性方法，得到了一種具有超高量子產(chǎn)率的水分散性硅納米粒子。我們僅通過一步簡單的表面化學(xué)反應(yīng)，就成功的將硅納米粒子的光致發(fā)光量子產(chǎn)率從8％提升至75％左右，同時(shí)使得制得的硅納米粒子具有了良好的水分散性。此外，我們采用不同的有機(jī)

3、小分子對(duì)硅納米粒子進(jìn)行表面修飾，進(jìn)一步研究了表面修飾物質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同對(duì)于硅納米粒子發(fā)光性能的影響。
　　隨后，我們運(yùn)用近代物理學(xué)中的超快時(shí)間分辨光譜技術(shù)，深入研究了這種超強(qiáng)熒光的發(fā)光機(jī)制。通過時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)法(TCSPC)以及飛秒時(shí)間分辨熒光和吸收光譜研究了這種超高量子產(chǎn)率熒光的發(fā)光機(jī)理，我們證明了表面改性在硅納米粒子表面引入了一個(gè)單一且高效率的發(fā)光中心。
　　此外，我們嘗試將硅納米粒子進(jìn)一步運(yùn)用在更多的領(lǐng)域。如基于其相對(duì)