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多元半导体量子点的制备及荧光性质研究

作　者: 张瑞丽
导　师: 杨萍
学　校: 济南大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 量子点 成分 合金 合成 荧光
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 21次
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内容摘要


多元半导体量子点可以通过改变组分和内部结构调控其能带，表现出不同于二元基体材料的物理、化学性质。但目前半导体量子点的制备多采用一些昂贵的有毒试剂（如三辛基氧膦、烷基磷酸等），造成了制备成本高、毒性大、反应条件苛刻等问题。针对上述问题，本论文采用成本低、毒性小、操作简单的合成方法，在有机相体系中成功制备了Zn1-xCdxSe、CdTexSe1-x、CuInS2半导体量子点，且对CdTexSe1-x和CuInS2分别包覆了CdyZn1-yS和ZnS，并探索了不同实验条件对量子点荧光性质的影响。在此基础上，还对合成量子点的形貌、结构等进行系统研究。在第一章中，对量子点概念、量子点的制备及多元半导体量子点进行了阐述，并对多元半导体量子点的研究现状进行了简要的介绍。在第二章中，采用无毒的油酸作配体，以Zn（Ac）2·2H2O和Cd（Ac）2·2H2O为反应前驱体，在有机相体系中合成了高质量的Zn1-xCdxSe量子点。通过改变实验条件，实现了蓝色-红色Zn1-xCdxSe量子点（荧光波长为458-643nm）的可控合成，荧光量子产率最高达68%，并讨论了Zn1-xCdxSe合金量子点的内部结构与荧光性质的关系。在第三章中，采用硬脂酸作配体，以CdO为反应前驱体，在高温下合成了高质量的CdTexSe1-x半导体量子点，并对其包覆了CdyZn1-yS壳。通过改变反应温度、反应时间、Te/Se摩尔比等反应条件，产物的发光实现了在较宽的荧光范围内的调控，可以从可见光调节至近红外（荧光波长为536-781nm）。通过改变Te/Se摩尔比，CdTexSe1-x的形貌可以从四面体形演变至四足状结构。本论文还对四足状结构的形成机制进行了一系列研究。当Te、Se前驱体同时注入后，CdTe首先成核，此时的量子点为四面体形，随着反应的进行，由于选择性吸附，出现各向异性生长，进而形成四足状结构。研究发现，随Te/Se摩尔比的减小，CdTexSe1-x量子点的荧光稳定性有了很大的提高。在CdTexSe1-x量子点表面包覆CdyZn1-yS壳层之后，量子点的荧光效率和荧光稳定性具有极大的提高。在第四章中，采用十二烷基硫醇-油胺共配体的反应体系，合成了无毒的近红外发光的CuInS2和CuInS2/ZnS量子点。通过改变工艺参数，实现了近红外CuInS2/ZnS量子点（荧光波长为670-795nm）的可控合成。通过改变Cu/In摩尔比，发现降低Cu/In摩尔比可以提高CuInS2量子点的荧光量子产率。CuInS2量子点包覆了ZnS壳层之后，量子点的荧光量子产率和荧光稳定性均有大幅提高。在第五章中，对本论文的研究工作进行了全面总结，并对实验中有待进一步深入研究的问题和下一阶段的研究工作进行了展望。

全文目录


目录  5-7
摘要  7-9
Abstract  9-12
第一章 绪论  12-26
  1.1 引言  12
  1.2 量子点概述  12-18
    1.2.1 量子点的基本效应  12-13
    1.2.2 量子点的相关概念  13-14
    1.2.3 半导体量子点的制备方法  14-15
    1.2.4 半导体量子点常用测试方法  15-18
  1.3 多元半导体量子点  18-24
    1.3.1 多元半导体量子点的分类  18-19
    1.3.2 多元半导体量子点的形成机理  19-21
    1.3.3 多元半导体量子点的研究现状  21-23
    1.3.4 多元半导体量子点的应用  23-24
  1.4 本论文的主要研究内容  24-26
第二章 Zn_(1-x)Cd_xSe 量子点的制备及荧光性质研究  26-42
  2.1 引言  26-27
  2.2 实验部分  27-28
    2.2.1 Zn_(1-x)Cd_xSe 量子点的制备  27-28
    2.2.2 Zn_(1-x)Cd_xSe 量子点的表征  28
  2.3 结果与分析  28-40
    2.3.1 Cd/Zn 摩尔比对产物荧光性质的影响  28-30
    2.3.2 反应时间对产物荧光性质的影响  30-36
    2.3.3 Cd、Zn 前驱体的反应次序对产物荧光性质的影响  36-40
  2.4 本章小结  40-42
第三章 CdTe_xSe_(1-x)及 CdTe_xSe_(1-x)/Cd_yZn_(1-y)S 量子点的制备及荧光性质研究  42-58
  3.1 引言  42-44
  3.2 实验部分  44-46
    3.2.1 CdTe_xSe_(1-x)及 CdTe_xSe_(1-x)/Cd_yZn_(1-y)S 量子点的制备  44-45
    3.2.2 CdTe_xSe_(1-x)及 CdTe_xSe_(1-x)/Cd_yZn_(1-y)S 量子点的表征  45-46
  3.3 结果与分析  46-56
    3.3.1 Te/Se 摩尔比对产物形貌的影响  46-51
    3.3.2 Te/Se 摩尔比对产物荧光性质的影响  51-52
    3.3.3 反应温度对产物荧光性质的影响  52-53
    3.3.4 包覆 Cd_yZn_(1-y)S 壳对产物荧光性质的影响  53-56
  3.4 本章小结  56-58
第四章 CuInS_2及 CuInS_2/ZnS 量子点的制备及荧光性质研究  58-68
  4.1 引言  58
  4.2 实验部分  58-60
    4.2.1 CuInS_2及 CuInS_2/ZnS 量子点的制备  58-59
    4.2.2 CuInS_2及 CuInS_2/ZnS 量子点的表征  59-60
  4.3 结果与分析  60-67
    4.3.1 Cu/In 摩尔比对产物荧光性质的影响  60-66
    4.3.2 反应温度对产物荧光性质的影响  66-67
  4.4 本章小结  67-68
第五章 结论与展望  68-72
参考文献  72-84
致谢  84-86
附录  86-87

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