硬脂酸包覆CdS-Mn、Zn1-xCdxS-Cu摻雜量子點的合成及其LEDs應用.pdf

1、摻入一些雜質元素到半導體量子點中,可以使其獲得特殊的物理性質,例如斯托克斯位移增大、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性提高等。相對塊體半導體材料的摻雜,對量子點的摻雜研究還處于起步階段。許多方面例如雜質元素的摻雜位置、氧化價態(tài)、d電子態(tài)及摻雜熒光發(fā)射機制等,都沒有得到很好的解釋。因此,通過選擇合適的摻雜途徑、調整其實驗條件和進行表面改性處理等,對探索低維材料的摻雜特性具有重要的科研意義。針對以上所述,本文作了如下工作:
　　首先,通過有機相途徑

2、,利用形核摻雜的方法:先合成CdMnS晶核,再外延生長CdS,制備了高質量的、硬脂酸包覆的CdS:Mn摻雜量子點。XRD、TEM以及EDS表明,所制備的CdS:Mn摻雜量子點具有穩(wěn)定的立方閃鋅礦結構、結晶度高、單分散性良好,顆粒平均尺寸約為4.2 nm,對應的量子產率約為41％。所制備的CdS:Mn摻雜量子點的熒光發(fā)射峰位于563 nm,與通常CdS:Mn量子點摻雜發(fā)射峰(585 nm左右)的位置有所不同?；趯w場理論的認識,本文提

3、出這種高熒光強度的、藍移的摻雜熒光發(fā)射是Mn2+離子能級分裂弱化的一個表現(xiàn)。“先合成CdMnS核-再生長CdS”的形核摻雜方法有利于制備具有低晶格失配的納米晶粒,這就保證了摻雜后的Mn2+離子周邊的晶格更為對稱,Mn2+d電子從第一激發(fā)態(tài)到基態(tài)的躍遷能隨之變大,從而出現(xiàn)藍移的熒光發(fā)射。此外,通過對CdS:Mn摻雜量子點進行表面包覆ZnS鈍化層,其表面缺陷態(tài)會得到了很好地修復。
　　其次,通過有機相途徑,利用陽離子交換的方法:先合成

4、ZnS晶核、再摻雜Cu元素、最后Cd置換Zn,成功制備了高質量的、硬脂酸穩(wěn)定的Zn1-xCdxS:Cu摻雜量子點。XRD、TEM和EDS分析表明所制備的摻雜量子點為立方閃鋅礦結構,顆粒平均尺寸約4.8 nm,單分散良好。所測得量子產率可達20-26%?；趯ζ湮瞻l(fā)射光譜的分析和能帶理論的認識,本文提出了一種Cu摻雜Zn1-xCdxS量子點可能熒光機制。該熒光機制很好地解釋了Zn1-xCdxS:Cu摻雜量子點有較大的熒光發(fā)射峰寬及其熒光