熒光硅納米粒子性能與應用研究.pdf

1、近年來，硅納米粒子(SiNPs)在許多領域引起了科學家們的廣泛關注。造成這一現(xiàn)象的原因除了硅自身的優(yōu)點，比如儲量豐富、成本低廉、毒性很小等等，還包括硅材料良好的生物相容性以及它能夠與硅半導體產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)優(yōu)良的結合。因此，硅納米粒子已被認為是一種在如光電子和生物醫(yī)學等領域可替代經(jīng)典的含有Ⅱ-Ⅵ族重金屬量子點(QDs)的材料。然而，在光學性能方面，硅納米粒子目前還明顯不如基于直接帶隙躍遷的Ⅱ-Ⅵ族量子點。例如，到目前為止，硅納米粒子的量子產(chǎn)率仍

2、然偏低，應用也仍然局限于幾個特定的領域。因此，對于硅納米粒子而言，尋求有效的方法來提升其光學性能，并進一步挖掘有價值的應用仍是亟待解決的一個關鍵問題。
　　在本文的研究工作中，我們首先通過一種特殊設計的表面化學改性方法，得到了一種具有超高量子產(chǎn)率的水分散性硅納米粒子。我們僅通過一步簡單的表面化學反應，就成功的將硅納米粒子的光致發(fā)光量子產(chǎn)率從8％提升至75％左右，同時使得制得的硅納米粒子具有了良好的水分散性。此外，我們采用不同的有機

3、小分子對硅納米粒子進行表面修飾，進一步研究了表面修飾物質(zhì)結構的不同對于硅納米粒子發(fā)光性能的影響。
　　隨后，我們運用近代物理學中的超快時間分辨光譜技術，深入研究了這種超強熒光的發(fā)光機制。通過時間相關單光子計數(shù)法(TCSPC)以及飛秒時間分辨熒光和吸收光譜研究了這種超高量子產(chǎn)率熒光的發(fā)光機理，我們證明了表面改性在硅納米粒子表面引入了一個單一且高效率的發(fā)光中心。
　　此外，我們嘗試將硅納米粒子進一步運用在更多的領域。如基于其相對