鈷鎳摻雜的硫化銦銅稀磁量子點制備與表征.pdf

1、稀磁量子點是指在零維非磁性半導(dǎo)體量子點中摻雜少量磁性離子制備而成的新型光-磁雙功能材料。磁性離子的摻雜使量子點具有電子自旋和電子電荷特性從而有望用于信息存儲和信息處理器件，而以量子點為基體的材料則有望借助于其獨特的量子尺寸效應(yīng)對材料的磁性進行調(diào)控。更重要的是量子點的熒光性能也使制備光-磁雙功能材料成為可能。具有室溫鐵磁性的稀磁量子點是其應(yīng)用的關(guān)鍵。目前只有少量稀磁量子點可以實現(xiàn)室溫鐵磁性，且大多是以含毒性Cd元素的量子點為基體進行制備。

2、
　　針對當(dāng)前研究現(xiàn)狀，本文以無毒新型稀磁量子點材料制備為研究目標(biāo)，合成了Co∶CuInS2/ZnS和CuNiInS兩種兼具熒光性能和室溫鐵磁性的量子點體系。這種雙功能量子點體系為利用熒光性能研究磁性雜質(zhì)能級位置、磁性產(chǎn)生根源等問題提供了便利。具體內(nèi)容如下:
　　以核摻雜方式合成了無毒的Co∶CuInS2/ZnS量子點。根據(jù)Co摻雜量與量子點熒光強度擬合結(jié)果建立光物理過程模型，證實了Co會在量子點導(dǎo)帶附近引入無輻射復(fù)合能級從

3、而造成量子點熒光的猝滅。由于熒光猝滅程度與Co摻雜量成反比例函數(shù)關(guān)系，因此適當(dāng)?shù)腃o摻雜量是影響Co∶CuInS2/ZnS稀磁量子點磁性和熒光的關(guān)鍵。過多的Co雜質(zhì)會使Co∶CuInS2/ZnS稀磁量子點的熒光完全猝滅，而過少的Co雜質(zhì)又不足以抑制CuInS2/ZnS量子點自身的反鐵磁性。只有適當(dāng)?shù)腃o摻雜量所才能獲得兼具室溫鐵磁性和熒光性能的Co∶CuInS2/ZnS稀磁量子點。
　　以改變磁性雜質(zhì)離子種類的方式解決了Co雜質(zhì)造

4、成的熒光猝滅問題，制備了兼具強熒光和室溫鐵磁性的CuNiInS稀磁量子點。熒光測試結(jié)果表明Ni離子不會在CuInS2禁帶中引入雜質(zhì)能級從而保持了量子點自身的強熒光性能。CuNiInS稀磁量子點的強熒光特性可以用來監(jiān)測量子點內(nèi)部空位缺陷的濃度變化并研究缺陷與量子點室溫鐵磁性起源。研究結(jié)果表明部分Cu空位缺陷(VCu-)位置會被Ni離子填補(NiCu+)并形成由VCu-和NiCu+組成的束縛極化子。這是導(dǎo)致量子點由反鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)槭覝罔F磁性的