文档介绍：河南大学
博士学位论文
Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶的合成及性质研究
姓名:牛金钟
申请学位级别:博士
专业:凝聚态物理
指导教师:李林松
20100401
中文摘要近年来,发光半导体纳米晶由于具有独特的光学性质和光电特性等,所以其在材料科学领域引起了人们的广泛的研究兴趣,制备各种高质量的纳米晶材料的方法手段也得以快速发展。在现有的各种制备方法中,利用有机相条件高温合成的纳米晶具有更好的结晶性、较窄的尺寸分布以及更强的光稳定性和发光效率。∽樵杲樯芰擞谢鹗舴椒ǎ票傅玫搅烁咧柿康牧蜃寤衔锇导体纳米晶。年后,小组发展了一种比较廉价的、毒性相对比较弱的有机相合成纳米晶的方法,。他琓作为溶剂,使得合成纳米晶的成本进一步降低。但是,半导体纳米晶的合成在各个方面还存在着一些问题。针对现有方法在制备纳米晶时的缺陷我们主要解决了三个方面的问题。首先,制备硒化物纳米晶的时候,合成硒的前驱体时大家一般使用的是三丁基膦,或三辛基膦,溶解硒作为硒的前驱体,我们把这种方法称为含膦方法,而三丁基膦和三辛基膦都是有毒易燃易爆并且比较昂贵的药品。在这里,我们使用十八烯直接作为硒粉的溶剂,大大降低了反应物的毒性,使反应可以在通风橱中进行,而不需要在手套箱中操作。并且由于十八烯的价钱便宜,我们降低了合成纳米晶的成本,只有原来的%左右。其次,在实验室制备纳米晶的实验中,一次反应制备的纳米晶的数量很少,一般只有几毫克。在本论文中,我们提出了反向注入方法,一次可以制各多达说高质量的半导体纳米晶。再次,常规制备的半导体纳米晶,由于镉元素的存在,使得纳米晶具有较大的毒性,在一些方面,尤其是生物标记方面的应用受到了限制,在这里,我们利用型核壳结构半导体纳米晶的概念,用和魑们又使用十八烯代替三辛基氧化膦
壳层,把很小的讼拗圃谀擅拙У淖罾锩妗N颐侵票傅腃////核壳结构纳米晶不但量子产率高,而且镉的含量被降低到只有的原子比,从而大大提高了纳米晶产物的绿色环保性质,使得制备的半导体纳米晶具有更加广阔的应用前景。本论文主要工作包括以下几个部分:在第二章中,我们制备了高质量的纳米晶以及/丝墙峁鼓擅晶。在本章中,我们制备硒的前驱体时,是不需要使用易燃易爆且昂贵的疶这样的含膦化学药品的。另外,与以往的反应方法不同,我们介绍了反向注入方法,可以大大提高一次反应制备的半导体纳米晶的数量,从而使得我们的方法更加适用于工业化的大规模生产。制备核壳结构纳米晶时,我们采用宽带隙半导体包覆窄带隙半导体,不但提高了核壳结构纳米晶的稳定性,而且提高了纳米晶的发光量子产率,量子产率可达.%,荧光峰的半高宽可控制在阅冢质量方面达到了己知的质量最好的纳米晶的水准。我们这种方法不但降低了合成成本,而且反应物更加绿色,使整个反应过程更加环保,尤其是一次反应制备的纳米晶的数量大大提高,为纳米晶在生物标记,太阳能电池,以及确在第三章中,我们使用十二烷基硫醇作为生成擅拙Ш蚙纳米晶的硫源兼表面活性剂。通过调节反应温度,前驱体比例,我们可以优化实验条件,制备得到高质量的蚙纳米晶。由于十二烷基硫醇的特殊的性质,这个方法非常适合于制备小尺寸的硫化物纳米晶。而由于十二烷基硫醇是一种高效的空穴受体,会强烈淬灭半导体纳米晶的本征荧光,所以我们在擅拙У耐饷姘了遣悖纬蒀/丝墙峁鼓擅拙В玫搅薈纳米晶的本征带隙发光。在第四章中,利用Ⅱ型核壳结构半导体纳米晶的概念,我们制备得到了//核壳结构纳米晶,其发光范围覆盖了大部分的可见光区。我们选择三种不同尺寸的魑:耍瞆魑?遣悖纬蒊秃壳结构半导体纳米晶。型核壳结构纳米晶的发光带隙可以通过材料的选择,核的面的应用打下了良好的基础。河南大学博士学位论文痁痁
关键词:纳米晶;无膦前驱体;反向注入方法;大量合成;型结构。大小,以及壳层的厚度来调节。通过这些调节,我们的痁痁纳米晶的发敫呖硐拗圃内。在最外层包裹了很厚的遣阋院螅擅拙У姆⒐饬孔硬蚀ヌ岣叩ァ8軽测量结果以及纳米晶的高发光量子产率,我们认为整个纳米晶的生长过程是外延生长的。我们利用水相转移方法把制备的痁痁纳米晶溶解在水中,使之适合于生物方面的应用。根据长期的测量结果,我们制备的痁痁纳米晶具有很好在第五章中,我们研究了包裹遣愣阅擅拙У挠跋臁Mü幌盗械牟饬浚我们发现,厚的遣憧梢蕴岣甙氲继迥擅拙У姆⒐饬孔硬剩⑶铱梢蕴岣纳米晶的发光稳定性。利用我们合成的纳米晶,我们组装了模型光电器件,并对其性能进行了一些初步的测量。光可以从鹘诘的发光稳定性。中文摘要
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