半導體納米晶的制備及其仿生組裝.pdf

1、量子點(Q：Ds)，也稱為半導體納米晶，由于其獨特的光學和電化學性質，近年來吸引了人們極大的興趣。與有機染料相比，量子點具有發(fā)射峰窄而且可調、光化學性質穩(wěn)定、發(fā)光效率高的特點。不同尺寸的納米晶的吸收光譜都可以從閾值一直延續(xù)到遠紫外，用單個激光器可以同時檢測多個標記物。傳統(tǒng)的金屬有機化學法合成的半導體納米晶不能直接用于生物標記，而水相合成法具有成本低、無毒、生物兼容性好的優(yōu)點，但是早期在水相中合成的量子點的熒光產率都很低。通過在核表面生長

2、晶格匹配、寬帶隙材料形成核殼結構，可以大大提高半導體納米晶的量子產率。將納米粒子由材料轉化為器件的過程中，必須將納米粒子以某種方式固定或與其它基體復合起來，組裝成預定二維結構的納米有序薄膜。本論文圍繞水溶性核殼結構的CdSe/CdS和CdTe/CdS半導體納米晶的制備，以及CdTe納米晶的仿生組裝做了一系列有特色的研究，得到了一些創(chuàng)新性結果。本論文的研究內容和得到的主要結論如下： (1)用巰基丙酸為穩(wěn)定劑，在水相中合成了具有核殼

3、結構的CdSe/CdS半導體納米晶，采用TEM、紫外.可見分光光度計和熒光光度計對其性質進行了表征，并研究了制備條件對其光學性質的影響。所得到的CdSe/CdS半導體納米晶粒徑約8nm，在水中具有良好的分散性；紫外光譜中390nm處有明顯的吸收峰，具有激子吸收特征；熒光光譜呈寬帶峰。當反應物配比Cd：Se：MPA為1：1：2.4，Cd前軀體溶液濃度為1.25×10<'-3>mol/L，pH值為8時所制得的CdSe/CdS半導體納米晶的熒

4、光強度最強。在回流時間為0-6 h范圍內，CdSe/CdS半導體納米晶的熒光強度隨回流時間的增長逐漸增強，但是發(fā)射峰的位置沒有明顯變化。 (2)用巰基丙酸為穩(wěn)定劑，通過改變回流時間，在水相中合成了一系列具有核殼結構的CdTe/CdS半導體納米晶，采用TEM、紫外.可見分光光度計和熒光光度計對其性質進行了表征，并計算了其量子產率。所得到的CdTe/CdS納米晶粒徑分布均勻，在水溶液中具有良好的分散性；紫外可見吸收光譜呈現明顯的激子

5、吸收特征；熒光光譜中發(fā)射峰窄而尖銳，半峰寬約40nm；隨著回流時間的增長，所得到納米晶溶液的熒光強度增強，發(fā)射峰紅移，說明納米晶的尺寸在逐漸增大。以羅明丹6G為標準物，計算得到的CdTe/CdS納米晶的熒光產率最大可達50﹪，比傳統(tǒng)的水相合成法得到的納米晶的量子產率(3﹪-10﹪)高很多，表面所制備的CdTe/CdS半導體納米晶具有良好的光致發(fā)光性。 (3)利用具有高熒光性的表面帶負電荷的水溶性CdTe半導體納米晶溶液和表面帶正

6、電荷的PDDA溶液為原液，采用靜電自組裝方法進行仿生組裝，成功制備了CdTe/PDDA多層膜，采用紫外．可見分光光度計、熒光光度計、AFM和XPS對其性質和結構進行了表征，并研究了薄膜層數、CdTe半導體納米晶粒徑大小對其性質的影響。所得到的CdTe/PDDA多層膜具有良好的光致發(fā)光性；隨著組裝層數的增加，薄膜的吸光度呈線性增長，但是薄膜的熒光強度和組裝層數并不是簡單的線性關系，而是存在一個峰值；薄膜發(fā)射峰的位置隨著CdTe納米晶粒子的

7、增大而紅移，熒光強度亦隨之增強，這一規(guī)律和CdTe納米晶在水溶液中的變化規(guī)律一致。AFM圖譜中，CdTe納米晶粒子密集地鑲嵌在薄膜中，XPS圖譜中Cd3d和Te3d峰的存在，進一步證明了所得薄膜中CdTe納米晶的存在。本章的研究工作為CdTe納米晶在光電器件中的應用提供了實驗基礎。 (4)通過Langmuir單分子膜技術，對新型的Gemini雙子表面活性劑在純水以及與亞相CdTe半導體納米晶在界面上的仿生組裝進行了研究，并用TE