半導(dǎo)體量子點的合成、光量子效應(yīng)和表面修飾.pdf

1、Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體量子點具有獨特的光學(xué)性質(zhì)，引起了包括工業(yè)應(yīng)用和基礎(chǔ)研究在內(nèi)的廣泛關(guān)注。通過調(diào)節(jié)顆粒的粒徑，其熒光發(fā)射波長可以從近紫外到紅光連續(xù)可調(diào)。半導(dǎo)體量子點熒光光譜窄而對稱，摩爾消光系數(shù)大，在生物學(xué)尤其是生物熒光標(biāo)記中得到廣泛的研究和應(yīng)用。 本文在綜述各種半導(dǎo)體納米顆粒的合成方法的基礎(chǔ)上，以非配位性溶劑作為反應(yīng)體系，采用有機(jī)前驅(qū)體熱分解的方法分別制備了單分散性的CdS和CdSe納米顆粒，并對合成反應(yīng)的動力學(xué)進(jìn)行了討論和研究。在

2、此基礎(chǔ)上合成了核殼層的CdSe/CdS量子點，所合成的核殼層量子點具有高熒光量子產(chǎn)率和高化學(xué)穩(wěn)定性的特點。然后，利用硅烷化學(xué)法，在量子點表面生成一層氧化硅層，制備得到氧化硅包裹的單分散半導(dǎo)體量子點。主要研究成果如下： 1．在非配位性溶劑十八烯中，通過油酸鎘的熱分解，分別制備了單分散的CdS和CdSe量子點。反應(yīng)動力學(xué)的研究表明，顆粒的生長速度隨著反應(yīng)時間的增加而逐漸減慢，合成反應(yīng)在反應(yīng)進(jìn)行一定時間后達(dá)到平衡。通過改變反應(yīng)體系中油

3、酸的濃度，可以調(diào)節(jié)顆粒并影響合成反應(yīng)的動力學(xué)，及反應(yīng)體系中的成核數(shù)目以及顆粒的尺寸分布情況。 2．研究了合成過程中加入有機(jī)分子配體對顆粒合成過程以及顆粒熒光性能的影響，通過有機(jī)分子配體的加入，所合成CdSe量子點的熒光量子產(chǎn)率(PLQY)大幅提高3～4倍，初始合成的量子點顆粒的熒光量子產(chǎn)率最高可達(dá)到47％。研究結(jié)果還顯示，有機(jī)分子配體的加入還有效改善了所合成顆粒的尺寸分布。 3．利用過量離子層吸附工藝制備了CdSe/Cd

4、S核殼層納米顆粒。實驗結(jié)果表明，在CdS殼層厚度較薄的時候，實際制備的顆粒殼層厚度與理論計算的顆粒殼層厚度能夠較好的吻合。而在殼層厚度較大的時候，實驗值與理論值具有一定程度的偏差，產(chǎn)生偏差的原因主要是由于隨著殼層厚度的增加，顆粒的形貌而不再近似為球型。所制備的CdSe/CdS熒光量子產(chǎn)率隨殼層的厚度變化而變化，在三個原子單層厚度時，顆粒的熒光量子產(chǎn)率最高，可達(dá)56％。并且，所合成的核殼層量子點熒光性能穩(wěn)定，在有機(jī)溶劑中可長期保存。4．對