含鎘量子點體系的制備與熒光性質研究.pdf

1、熒光納米材料具有量子尺寸效應、表面效應及宏觀量子隧道效應等多種新奇效應，在光、電、磁、熱等方面呈現(xiàn)出優(yōu)異的性能，近年來成為科技領域研究的熱點。量子點（QDs、或稱為半導體納米晶體）的發(fā)射譜線窄、激發(fā)譜線寬、熒光波長隨粒徑變化連續(xù)可調、性能穩(wěn)定，諸多理化性質方面的優(yōu)點使其有望取代目前使用的有機熒光材料，在細胞成像、DNA測序、免疫檢測、溫度傳感、白光LED等領域有廣闊的應用前景。目前，量子點材料已經(jīng)有較成熟的合成技術路線，但是仍需改進，例

2、如油相合成應降低成本，水相合成需提高晶體質量。量子點受表面界面效應影響較大，很多光學特性產(chǎn)生的物理機制復雜，目前尚未完全研究清楚，如金屬表面增強熒光、上轉換熒光、量子點與有機分子間的相互作用等。
　　與傳統(tǒng)的油相合成方法不同，我們使用十八烯（ODE）作為反應溶劑，替代昂貴、有毒的三辛基氧化膦（TOPO），合成得到發(fā)光性能同樣優(yōu)異的不同顏色的CdSe量子點，降低了合成成本。在氯仿溶液中，獲得了CdSe量子點與聚苯胺的復合體，實驗發(fā)現(xiàn)

3、量子點尺寸減小和聚苯胺濃度增加時復合體熒光強度會降低。研究表明，一方面是由于CdSe量子點向聚苯胺的共振能量傳遞，另一方面是由于聚苯胺可以有效截獲CdSe量子點中的電荷傳遞，兩者共同導致復合體的熒光淬滅現(xiàn)象。
　　在水相以巰基羧酸為表面配體，合成得到不同尺寸的CdSe和CdTe量子點。CdSe量子點在金島薄膜表面，與在玻璃表面相比較，熒光積分強度增加四倍，而熒光壽命減小接近一半。CdSe量子點和金之間的能帶結構相匹配，所以金島薄膜

4、中激發(fā)態(tài)的電子隧穿注入CdSe核區(qū)，增加了量子點激發(fā)態(tài)的電子密度，從而導致熒光增強。熒光壽命減小則是由于金島薄膜的存在，導致量子點中自由激子數(shù)目和輻射躍遷效率增加的結果。利用銀納米粒子表面配體（聚乙烯吡咯烷酮）與CdTe量子點之間的Cd-O鍵相互作用，將CdTe量子點自組裝到銀納米粒子表面，觀察到CdTe量子點的熒光增強、峰位紅移和壽命縮短等現(xiàn)象，研究表明上述現(xiàn)象的出現(xiàn)與金屬表面強局域電磁場和表面配體等有關。這種自組裝方法簡單、方便，對

5、量子點在生命科學、化學、醫(yī)學等領域應用中提高檢測靈敏度具有重要的意義。
　　制備出殼層厚度可以精確控制的水溶性CdTe/CdS核殼量子點，在該體系中存在不同于CdSe/CdS、CdTe/ZnS等核殼量子點的熒光峰展寬、大幅度紅移以及熒光壽命增加現(xiàn)象。我們認為，隨著CdS厚度的增加，量子點會從I型逐漸過渡到II型。對于II型CdTe/CdS核殼量子點，不僅有CdTe核區(qū)導帶電子與價帶空穴間的直接復合，還有CdS殼層導帶電子與CdTe

6、核價帶空穴界面處的間接復合，這種發(fā)光機制的改變導致熒光光譜的上述變化。
　　利用400nm和800nm不同波長的低強度飛秒激光，對CdTe和CdTe/CdS核殼量子點溶膠進行激發(fā)，獲得其穩(wěn)態(tài)和時間分辨熒光性質。800nm飛秒激光激發(fā)下，CdTe和CdTe/CdS量子點產(chǎn)生上轉換發(fā)光現(xiàn)象，上轉換熒光峰與400nm激發(fā)下的熒光峰相比發(fā)生藍移，而且藍移值與熒光量子產(chǎn)率有關，激發(fā)光功率與上轉換熒光強度間滿足平方關系。研究表明，CdTe和C