碳化硅量子點及其復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的制備與發(fā)光特性研究.pdf

1、碳化硅是一種具有優(yōu)秀的物理和化學(xué)性質(zhì)以及良好生物相容性的間接帶隙半導(dǎo)體，它的塊體材料的發(fā)光效率極低。由于量子限制效應(yīng)，當(dāng)把碳化硅的尺寸減小到小于大約十納米時，它將具有很強的波長連續(xù)可調(diào)的發(fā)光，這使得碳化硅納米材料具有良好的應(yīng)用前景。然而，人們對于碳化硅納米材料的發(fā)光機制尚未完全理解，而碳化硅量子點由于自身的性質(zhì)使其在做成固體薄膜時容易團聚而不發(fā)光。這些問題限制了碳化硅量子點的應(yīng)用。本論文重點研究碳化硅量子點的發(fā)光機制和碳化硅量子點固體薄

2、膜的制備和發(fā)光性質(zhì)。
　　在不同化學(xué)腐蝕條件下制備出平均直徑為1.8和3.7 nm的3C-SiC量子點并對其發(fā)光性質(zhì)進行研究。隨顆粒尺寸的減小，3C-SiC量子點表面的一個缺陷發(fā)光峰（藍(lán)光）逐漸增強，它在加入過量KOH后消失，在進一步加入HCl后又恢復(fù)。研究表明該藍(lán)光發(fā)射來自于3C-SiC量子點表面的C=O缺陷，并且與-OH和C=O化學(xué)鍵間的相互作用有關(guān)。通過研究還發(fā)現(xiàn)3C-SiC量子點的另一個表面態(tài):Si-Si，它能引起3C-S

3、iC量子點在267 nm的吸收，并且能夠通過能量轉(zhuǎn)移引起其它發(fā)光峰的增強。
　　研究了3C-SiC量子點/SiO2復(fù)合納米顆粒的制備和發(fā)光性質(zhì)。通過透射電鏡表征發(fā)現(xiàn)3C-SiC量子點/SiO2復(fù)合納米顆粒為球形，量子點均勻鑲嵌在顆粒表面和內(nèi)部。二氧化硅包裹并未在量子點表面形成新的發(fā)光缺陷，復(fù)合納米顆粒仍然展現(xiàn)出3C-SiC量子點的量子限制效應(yīng)發(fā)光。復(fù)合納米結(jié)構(gòu)形成的薄膜的發(fā)光強度比單純SiC量子點薄膜的發(fā)光強度高了十倍。
　

4、　利用3C-SiC量子點表面帶有電荷的性質(zhì)我們采用陽離子表面活性劑CTAB對3C-SiC量子點進行表面修飾，制得3C-SiC量子點/CTAB多層囊泡納米結(jié)構(gòu)，該復(fù)合納米結(jié)構(gòu)是在庫侖力作用下自組織生長形成的，不同于傳統(tǒng)的親水/憎水相互作用引起的囊泡生長。研究發(fā)現(xiàn)這種3C-SiC量子點/CTAB多層囊泡納米結(jié)構(gòu)具有近紫外發(fā)光。這種復(fù)合納米結(jié)構(gòu)可以克服3C-SiC量子點在形成固體薄膜時的團聚。
　　采用陰離子表面活性劑SDS制得3C-S

5、iC量子點/SDS網(wǎng)狀復(fù)合納米結(jié)構(gòu)并研究其發(fā)光性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)該復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的發(fā)光來自于3C-SiC量子點的量子限制效應(yīng)發(fā)光，當(dāng)激發(fā)波長從260 nm變化到440 nm時，發(fā)光峰位從417nm移動到491 nm。利用基于TEM的微結(jié)構(gòu)研究表明這種固體發(fā)光薄膜很好地克服了3C-SiC量子點的團聚，這種3C-SiC量子點/SDS復(fù)合結(jié)構(gòu)具有與3C-SiC量子點溶液相當(dāng)?shù)陌l(fā)光強度。
　　研究了3C-SiC量子點/SDS復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜在有金屬