含鎘量子點(diǎn)體系的制備與熒光性質(zhì)研究.pdf

1、熒光納米材料具有量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)及宏觀量子隧道效應(yīng)等多種新奇效應(yīng)，在光、電、磁、熱等方面呈現(xiàn)出優(yōu)異的性能，近年來(lái)成為科技領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。量子點(diǎn)（QDs、或稱為半導(dǎo)體納米晶體）的發(fā)射譜線窄、激發(fā)譜線寬、熒光波長(zhǎng)隨粒徑變化連續(xù)可調(diào)、性能穩(wěn)定，諸多理化性質(zhì)方面的優(yōu)點(diǎn)使其有望取代目前使用的有機(jī)熒光材料，在細(xì)胞成像、DNA測(cè)序、免疫檢測(cè)、溫度傳感、白光LED等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。目前，量子點(diǎn)材料已經(jīng)有較成熟的合成技術(shù)路線，但是仍需改進(jìn)，例

2、如油相合成應(yīng)降低成本，水相合成需提高晶體質(zhì)量。量子點(diǎn)受表面界面效應(yīng)影響較大，很多光學(xué)特性產(chǎn)生的物理機(jī)制復(fù)雜，目前尚未完全研究清楚，如金屬表面增強(qiáng)熒光、上轉(zhuǎn)換熒光、量子點(diǎn)與有機(jī)分子間的相互作用等。
　　與傳統(tǒng)的油相合成方法不同，我們使用十八烯（ODE）作為反應(yīng)溶劑，替代昂貴、有毒的三辛基氧化膦（TOPO），合成得到發(fā)光性能同樣優(yōu)異的不同顏色的CdSe量子點(diǎn)，降低了合成成本。在氯仿溶液中，獲得了CdSe量子點(diǎn)與聚苯胺的復(fù)合體，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)

3、量子點(diǎn)尺寸減小和聚苯胺濃度增加時(shí)復(fù)合體熒光強(qiáng)度會(huì)降低。研究表明，一方面是由于CdSe量子點(diǎn)向聚苯胺的共振能量傳遞，另一方面是由于聚苯胺可以有效截獲CdSe量子點(diǎn)中的電荷傳遞，兩者共同導(dǎo)致復(fù)合體的熒光淬滅現(xiàn)象。
　　在水相以巰基羧酸為表面配體，合成得到不同尺寸的CdSe和CdTe量子點(diǎn)。CdSe量子點(diǎn)在金島薄膜表面，與在玻璃表面相比較，熒光積分強(qiáng)度增加四倍，而熒光壽命減小接近一半。CdSe量子點(diǎn)和金之間的能帶結(jié)構(gòu)相匹配，所以金島薄膜

4、中激發(fā)態(tài)的電子隧穿注入CdSe核區(qū)，增加了量子點(diǎn)激發(fā)態(tài)的電子密度，從而導(dǎo)致熒光增強(qiáng)。熒光壽命減小則是由于金島薄膜的存在，導(dǎo)致量子點(diǎn)中自由激子數(shù)目和輻射躍遷效率增加的結(jié)果。利用銀納米粒子表面配體（聚乙烯吡咯烷酮）與CdTe量子點(diǎn)之間的Cd-O鍵相互作用，將CdTe量子點(diǎn)自組裝到銀納米粒子表面，觀察到CdTe量子點(diǎn)的熒光增強(qiáng)、峰位紅移和壽命縮短等現(xiàn)象，研究表明上述現(xiàn)象的出現(xiàn)與金屬表面強(qiáng)局域電磁場(chǎng)和表面配體等有關(guān)。這種自組裝方法簡(jiǎn)單、方便，對(duì)

5、量子點(diǎn)在生命科學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用中提高檢測(cè)靈敏度具有重要的意義。
　　制備出殼層厚度可以精確控制的水溶性CdTe/CdS核殼量子點(diǎn)，在該體系中存在不同于CdSe/CdS、CdTe/ZnS等核殼量子點(diǎn)的熒光峰展寬、大幅度紅移以及熒光壽命增加現(xiàn)象。我們認(rèn)為，隨著CdS厚度的增加，量子點(diǎn)會(huì)從I型逐漸過(guò)渡到II型。對(duì)于II型CdTe/CdS核殼量子點(diǎn)，不僅有CdTe核區(qū)導(dǎo)帶電子與價(jià)帶空穴間的直接復(fù)合，還有CdS殼層導(dǎo)帶電子與CdTe

6、核價(jià)帶空穴界面處的間接復(fù)合，這種發(fā)光機(jī)制的改變導(dǎo)致熒光光譜的上述變化。
　　利用400nm和800nm不同波長(zhǎng)的低強(qiáng)度飛秒激光，對(duì)CdTe和CdTe/CdS核殼量子點(diǎn)溶膠進(jìn)行激發(fā)，獲得其穩(wěn)態(tài)和時(shí)間分辨熒光性質(zhì)。800nm飛秒激光激發(fā)下，CdTe和CdTe/CdS量子點(diǎn)產(chǎn)生上轉(zhuǎn)換發(fā)光現(xiàn)象，上轉(zhuǎn)換熒光峰與400nm激發(fā)下的熒光峰相比發(fā)生藍(lán)移，而且藍(lán)移值與熒光量子產(chǎn)率有關(guān)，激發(fā)光功率與上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度間滿足平方關(guān)系。研究表明，CdTe和C