水溶性CdSe和CdTe量子點(diǎn)的制備及其薄膜的沉積.pdf

1、量子點(diǎn)又稱為半導(dǎo)體納米晶體,是由Ⅱ～Ⅵ族和Ⅲ～Ⅴ族元素組成的、粒徑在1～10 nm之間,由少量原子組成的納米粒子。量子點(diǎn)外觀類似點(diǎn)狀物,結(jié)構(gòu)對(duì)稱,內(nèi)部電子在各個(gè)方向上受到限制,因此其量子限域效應(yīng)特別顯著,這種效應(yīng)使得量子點(diǎn)具有獨(dú)特的光、電、熱和力學(xué)等性質(zhì),在光伏電池、在發(fā)光二極管、生物醫(yī)學(xué)等方面都有廣闊的發(fā)展前景。由于量子點(diǎn)質(zhì)量的高低制約著它的應(yīng)用研究,因此人們一直在探索制備高質(zhì)量量子點(diǎn)的方法。
　　目前量子點(diǎn)的合成比較成熟的方法

2、主要有無(wú)機(jī)合成路線和有機(jī)合成路線兩種。有機(jī)法合成的量子點(diǎn)具有良好的單分散性,量子產(chǎn)率高,結(jié)晶度好。但該方法制備條件苛刻,藥品昂貴且毒性大,成本高且產(chǎn)物難溶于水;而在水相中制備的量子點(diǎn)則量子產(chǎn)率較低。
　　本論文采用水相合成法,通過(guò)改變制約量子點(diǎn)性質(zhì)的一些條件,在水相中制備了量子產(chǎn)率較高的水溶性CdSe和CdTe量子點(diǎn),并采用逐層自組裝技術(shù)（layer-by-layer self-assembled films,LBL）和電泳沉積法

3、（electrophoretic deposition,ED）,制備了幾種量子點(diǎn)的雜化薄膜和梯度薄膜。
　　本論文工作主要包括:1.本論文用巰基乙酸、巰基丙二醇和L-半胱氨酸作為穩(wěn)定劑,在水相中制備了不同粒徑大小的CdSe和CdTe量子點(diǎn),研究了反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)體系的pH值、穩(wěn)定劑的種類及反應(yīng)物的摩爾配比等條件對(duì)量子點(diǎn)的影響,結(jié)合紫外可見(jiàn)光譜和熒光光譜等測(cè)試手段,研究影響量子點(diǎn)質(zhì)量的一些因素,及其制備條件與光學(xué)性能之間的一

4、些關(guān)系,并根據(jù)最優(yōu)化條件,得到最高量子產(chǎn)率分別為55％和30%的CdTe和CdSe量子點(diǎn)。2.通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件,制備出多種顏色不同、粒徑大小不同、發(fā)射波長(zhǎng)可調(diào)的量子點(diǎn),并對(duì)量子點(diǎn)的上轉(zhuǎn)換光譜（upconversion luminescence）進(jìn)行了初步研究。在所制備的量子點(diǎn)中,發(fā)現(xiàn)在100℃條件下水相制備的量子點(diǎn),在中性偏堿性條件下,初始反應(yīng)物中硒或碲的含量較低（配比Cd:Te/Se=1:0.25）時(shí)能夠得到質(zhì)量較好的量子點(diǎn)。制備的量

5、子點(diǎn)的上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度隨著激發(fā)波長(zhǎng)的變化而不斷變化。3.用所制備的量子點(diǎn),采用逐層自組裝技術(shù)制備了ZiO2、CdSe和CdTe的多層自組裝雜化薄膜。利用靜電吸引作用在預(yù)處理好的基片上交替沉積表面帶正負(fù)電荷的TiO2和CdSe、CdTe的疊層膜和非疊層膜,并對(duì)這些薄膜的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。用此法制備的薄膜表面,粒子排布緊密平整,所構(gòu)成的type-Ⅱ型半導(dǎo)體材料發(fā)生電子空穴分離,量子點(diǎn)的熒光發(fā)射強(qiáng)度減小。4.利用電泳沉積法制備了CdSe、Cd

6、Te的均勻薄膜和水平梯度薄膜,利用紫外-可見(jiàn)光譜、原子力顯微鏡和掃描電鏡對(duì)均勻薄膜和梯度薄膜進(jìn)行表征。
　　研究表明,在制備CdSe和CdTe的均勻薄膜過(guò)程中,CdSe和CdTe的特征吸光度隨著沉積時(shí)間而線性增長(zhǎng),因此可以通過(guò)控制沉積時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)均勻薄膜的厚度;而梯度薄膜厚度不但與沉積時(shí)間有關(guān),還與兩工作電極間距離和所加電壓有關(guān),吸光度隨著膜的厚度呈明顯的梯度變化。AFM和SEM結(jié)果表明,得到的薄膜表面緊密均勻。電泳沉積法制備薄膜為