發(fā)布時(shí)間：2019-01-21 20:09

【摘要】：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(shí),它將具有很強(qiáng)的波長(zhǎng)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(duì)于碳化硅納米材料的發(fā)光機(jī)制尚未完全理解,而碳化硅量子點(diǎn)由于自身的性質(zhì)使其在做成固體薄膜時(shí)容易團(tuán)聚而不發(fā)光。這些問(wèn)題限制了碳化硅量子點(diǎn)的應(yīng)用。本論文重點(diǎn)研究碳化硅量子點(diǎn)的發(fā)光機(jī)制和碳化硅量子點(diǎn)固體薄膜的制備和發(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(diǎn)并對(duì)其發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行研究。隨顆粒尺寸的減小,3C-SiC量子點(diǎn)表面的一個(gè)缺陷發(fā)光峰(藍(lán)光)逐漸增強(qiáng),它在加入過(guò)量KOH后消失,在進(jìn)一步加入HC1后又恢復(fù)。研究表明該藍(lán)光發(fā)射來(lái)自于3C-SiC量子點(diǎn)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(guò)研究還發(fā)現(xiàn)3C-SiC量子點(diǎn)的另一個(gè)表面態(tài)：Si-Si,它能引起3C-SiC量子點(diǎn)在267 nm的吸收,并且能夠通過(guò)能量轉(zhuǎn)移引起其它發(fā)光峰的增強(qiáng)。研究了3C-SiC量子點(diǎn)/Si02復(fù)合納米顆粒的制備和發(fā)光性質(zhì)。通過(guò)透射電鏡表征發(fā)現(xiàn)3C-SiC量子點(diǎn)/Si02復(fù)合納米顆粒為球形,量子點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(qiáng)度比單純SiC量子點(diǎn)薄膜的發(fā)光強(qiáng)度高了十倍。利用3C-SiC量子點(diǎn)表面帶有電荷的性質(zhì)我們采用陽(yáng)離子表面活性劑CTAB對(duì)3C-SiC量子點(diǎn)進(jìn)行表面修飾,制得3C-SiC量子點(diǎn)/CTAB多層囊泡納米結(jié)構(gòu),該復(fù)合納米結(jié)構(gòu)是在庫(kù)侖力作用下自組織生長(zhǎng)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(zhǎng)。研究發(fā)現(xiàn)這種3C-SiC量子點(diǎn)/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(diǎn)在形成固體薄膜時(shí)的團(tuán)聚。采用陰離子表面活性劑SDS制得3C-SiC量子點(diǎn)/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(lái)自于3C-SiC量子點(diǎn)的量子限制效應(yīng)發(fā)光,當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)從260 nm變化到440 nm時(shí),發(fā)光峰位從417 nnm移動(dòng)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(diǎn)的團(tuán)聚,這種3C-SiC量子點(diǎn)/SDS復(fù)合結(jié)構(gòu)具有與3C-SiC量子點(diǎn)溶液相當(dāng)?shù)陌l(fā)光強(qiáng)度。研究了3C-SiC量子點(diǎn)/SDS復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜在有金屬表面等離激元存在時(shí)的熒光增強(qiáng)效應(yīng)。發(fā)現(xiàn)銀納米顆粒可極大增強(qiáng)3C-SiC量子點(diǎn)/SDS薄膜的發(fā)光,激發(fā)波長(zhǎng)為360 nm時(shí)積分熒光強(qiáng)度可增強(qiáng)176倍。利用有限元模擬研究發(fā)現(xiàn)銀納米顆粒引起的吸收增強(qiáng)對(duì)發(fā)光增強(qiáng)的貢獻(xiàn)很小,而激發(fā)態(tài)激子一等離激元共振耦合是引起熒光增強(qiáng)的主要因素。這些研究結(jié)果揭示了碳化硅量子點(diǎn)一貴金屬?gòu)?fù)合體系內(nèi)部熒光增強(qiáng)效應(yīng)的微觀機(jī)制。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB33;TB383.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 季雷華;高素蓮;張斌;;量子點(diǎn)的合成、毒理學(xué)及其應(yīng)用[J];環(huán)境化學(xué);2008年05期

2 王富;劉春艷;;發(fā)光碳量子點(diǎn)的合成及應(yīng)用[J];影像科學(xué)與光化學(xué);2011年04期

3 伊魁宇;王猛;邵明云;;量子點(diǎn)作為離子探針的分析應(yīng)用[J];廣州化工;2012年11期

4 羅慧;李曦;方婷婷;劉鵬;;量子點(diǎn)的毒性研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2013年19期

5 田瑞雪;武玲玲;趙清;胡勝亮;楊金龍;;碳量子點(diǎn)的氨基化及其對(duì)發(fā)光性能的影響[J];化工新型材料;2014年01期

6 ;“量子點(diǎn)”晶體將推動(dòng)部分物理工藝的進(jìn)步[J];光機(jī)電信息;2002年10期

7 徐萬(wàn)幫;汪勇先;許榮輝;尹端l，

本文編號(hào)：2412994