紫外光照條件下制備硒化鋅量子點
發(fā)布時間：2021-06-30 08:05
量子點因其發(fā)射光譜分布對稱,單一波長激發(fā),寬度窄,穩(wěn)定性高,不易光解并且依賴于尺寸大小的特點,使得它與傳統(tǒng)的有機染料熒光探針相比,更適合作為熒光探針。量子點熒光探針材料分鎘系量子點和鋅系量子點,其中鋅系量子點因其低毒性成為熒光探針方向炙手可熱的話題。核殼結構量子點可修飾單獨的量子點的表面缺陷,使其穩(wěn)定性提高,同時改善其發(fā)光性能。本項實驗對傳統(tǒng)的水相合成法進行改進,摒棄了傳統(tǒng)水相相合成法高溫高壓等苛刻的實驗條件、昂貴的成本、復雜的操作步驟和可能對環(huán)境造成污染的副產(chǎn)物,采用常溫常壓下紫外光催化的水相合成法制備ZnSe/ZnS量子點。以二水合醋酸鋅（Zn（CH3COO）2·2H2O）為主體,以亞硒酸鈉（Na2SeO3）為配體,以硫基乙酸（TGA）谷胱甘肽（GSH）為封閉劑,原料經(jīng)濟易得,符合綠色環(huán)保要求,操作安全簡便。通過調(diào)節(jié)pH值、光照時間、反應物配比等實驗條件,探索制備具有良好色散、時間穩(wěn)定性和發(fā)光特性的ZnSe/ZnS量子點核殼結構的最佳生長條件并比較了TGA、GSH和ZnSe...
【文章來源】：山東師范大學山東省
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
半導體材料受限維度（a）及其相對電子態(tài)密度影響（b）示意圖
山東師范大學碩士學位論文3由此產(chǎn)生量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應、宏觀量子隧道效應、庫侖阻塞效應、介電限域效應等。受表面缺陷和雜質的影響，單個分散的量子點非輻射復合中心多，量子產(chǎn)率較低。為了解決這一問題，人們想到了建立一個核殼結構，量子點外面的殼層，能夠限制半導體中的載流子，使其表面鈍化，從而有效提高量子點的熒光產(chǎn)率和穩(wěn)定性。圖1-2Type-I和Type-II兩種類型核殼結構量子點的能級結構根據(jù)半導體納米晶不同材料的能帶寬度，不同的內(nèi)核與外殼的能帶位置，將核殼結構量子點分成Type-I和Type-II兩種類型。如圖1-2所示，Type-I型核殼結構如：ZnSe/ZnS,CdSe/CdS，CdTe/CdS,CdSe/ZnSe,CdS/ZnS等，它們的導帶外層高于內(nèi)核，而價帶外層低于內(nèi)核，電子和空穴載流子均被限制在內(nèi)核內(nèi)。帶隙或產(chǎn)生輕微紅移，或基本保持不變，量子產(chǎn)率和穩(wěn)定性與單獨的量子點相較均有顯著提高。Type-II型核殼結構如：CdS/ZnSe，CdSe/ZnTe，CdTe/CdSe等，內(nèi)核的價帶與導帶均低于或高于外殼，此時其中一種載流子會被限制于核內(nèi)，而另一種載流子則限制于殼層內(nèi)。1.2.2量子點效應1、量子尺寸效應當材料處于納米尺寸時，隨著粒徑的減小，半導體納米晶呈現(xiàn)出與塊體材料不同的光學性質和電學性質，當尺寸下降到某一臨界值時，金屬費米子能級由原來的連續(xù)狀態(tài)變?yōu)?
山東師范大學碩士學位論文7圖1-3體相半導體材料和半導體量子點的光致發(fā)光原理圖[22]多樣的表面缺陷有多樣的缺陷能級，能夠引起熒光發(fā)射光譜大范圍的波動。有研究報道，半導體納米晶表面缺陷導致的發(fā)光能夠將其發(fā)光范圍延伸到正常致光達不到的波長[27-29]。因此，人們擴展了半導體納米晶的制備方法，想要通過控制表面缺陷得到更廣熒光發(fā)射光譜。但是表面缺陷難以控制，使得這一想法有待更深入的研究。（3）通過雜質能級復合在單純的半導體納米晶中摻雜少量的過渡金屬離子或者稀土離子類雜質，制備了復合型半導體納米晶，也叫摻雜型半導體納米晶。由于加入了另一種復合中心并且復合中心的數(shù)量非常少，使得摻雜型半導體納米晶，不僅出現(xiàn)了新的禁帶能級，并且能夠保證不改變原來量子點的晶型，使其表現(xiàn)出異于其他類型的光學特性。N.Bhargva等在1994年首次公布了Mn摻雜ZnS量子點的研究。研究顯示，粒徑7nm的ZnS:Mn量子點當粒徑減小一半時其量子效率提升了18倍。這就大大擴寬了量子點的應用范圍。通過對Mn2+濃度的控制，可以實現(xiàn)對能級的調(diào)整，為了增強半導體納米晶母體和雜質粒子之間的能量轉換，可以使兩者的能級重疊，從而增強其發(fā)射強度。1.4關于量子點制備的方法量子點的制備通常分為兩種類型，第一種類型top-down型，往往用于制備器件，其原理是對大塊晶體的表面進行刻蝕。第二種類型bottom-up型，是合成量子點最為常見的化
【參考文獻】：
期刊論文
[1]量子點熒光標記在重組噬菌體表面展示肽與胰島素受體相互作用中的應用[J]. 李鴻梅,劉含智,張皓,朱貴賓,王麗萍,楊柏,李惟. 高等學校化學學報. 2004(05)
[2]用水溶液中合成的量子點作為生物熒光標記物的研究[J]. 林章碧,蘇星光,張皓,牟穎,孫曄,胡海,楊柏,閆崗林,羅貴民,金欽漢. 高等學�；瘜W學報. 2003(02)
[3]半導體硫化物納米微粒的制備[J]. 舒磊,俞書宏,錢逸泰. 無機化學學報. 1999(01)
碩士論文
[1]半導體量子點的水相合成及分析應用研究[D]. 李舒艷.廈門大學 2007
本文編號：3257375
【文章來源】：山東師范大學山東省
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
半導體材料受限維度（a）及其相對電子態(tài)密度影響（b）示意圖
山東師范大學碩士學位論文3由此產(chǎn)生量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應、宏觀量子隧道效應、庫侖阻塞效應、介電限域效應等。受表面缺陷和雜質的影響，單個分散的量子點非輻射復合中心多，量子產(chǎn)率較低。為了解決這一問題，人們想到了建立一個核殼結構，量子點外面的殼層，能夠限制半導體中的載流子，使其表面鈍化，從而有效提高量子點的熒光產(chǎn)率和穩(wěn)定性。圖1-2Type-I和Type-II兩種類型核殼結構量子點的能級結構根據(jù)半導體納米晶不同材料的能帶寬度，不同的內(nèi)核與外殼的能帶位置，將核殼結構量子點分成Type-I和Type-II兩種類型。如圖1-2所示，Type-I型核殼結構如：ZnSe/ZnS,CdSe/CdS，CdTe/CdS,CdSe/ZnSe,CdS/ZnS等，它們的導帶外層高于內(nèi)核，而價帶外層低于內(nèi)核，電子和空穴載流子均被限制在內(nèi)核內(nèi)。帶隙或產(chǎn)生輕微紅移，或基本保持不變，量子產(chǎn)率和穩(wěn)定性與單獨的量子點相較均有顯著提高。Type-II型核殼結構如：CdS/ZnSe，CdSe/ZnTe，CdTe/CdSe等，內(nèi)核的價帶與導帶均低于或高于外殼，此時其中一種載流子會被限制于核內(nèi)，而另一種載流子則限制于殼層內(nèi)。1.2.2量子點效應1、量子尺寸效應當材料處于納米尺寸時，隨著粒徑的減小，半導體納米晶呈現(xiàn)出與塊體材料不同的光學性質和電學性質，當尺寸下降到某一臨界值時，金屬費米子能級由原來的連續(xù)狀態(tài)變?yōu)?
山東師范大學碩士學位論文7圖1-3體相半導體材料和半導體量子點的光致發(fā)光原理圖[22]多樣的表面缺陷有多樣的缺陷能級，能夠引起熒光發(fā)射光譜大范圍的波動。有研究報道，半導體納米晶表面缺陷導致的發(fā)光能夠將其發(fā)光范圍延伸到正常致光達不到的波長[27-29]。因此，人們擴展了半導體納米晶的制備方法，想要通過控制表面缺陷得到更廣熒光發(fā)射光譜。但是表面缺陷難以控制，使得這一想法有待更深入的研究。（3）通過雜質能級復合在單純的半導體納米晶中摻雜少量的過渡金屬離子或者稀土離子類雜質，制備了復合型半導體納米晶，也叫摻雜型半導體納米晶。由于加入了另一種復合中心并且復合中心的數(shù)量非常少，使得摻雜型半導體納米晶，不僅出現(xiàn)了新的禁帶能級，并且能夠保證不改變原來量子點的晶型，使其表現(xiàn)出異于其他類型的光學特性。N.Bhargva等在1994年首次公布了Mn摻雜ZnS量子點的研究。研究顯示，粒徑7nm的ZnS:Mn量子點當粒徑減小一半時其量子效率提升了18倍。這就大大擴寬了量子點的應用范圍。通過對Mn2+濃度的控制，可以實現(xiàn)對能級的調(diào)整，為了增強半導體納米晶母體和雜質粒子之間的能量轉換，可以使兩者的能級重疊，從而增強其發(fā)射強度。1.4關于量子點制備的方法量子點的制備通常分為兩種類型，第一種類型top-down型，往往用于制備器件，其原理是對大塊晶體的表面進行刻蝕。第二種類型bottom-up型，是合成量子點最為常見的化
【參考文獻】：
期刊論文
[1]量子點熒光標記在重組噬菌體表面展示肽與胰島素受體相互作用中的應用[J]. 李鴻梅,劉含智,張皓,朱貴賓,王麗萍,楊柏,李惟. 高等學校化學學報. 2004(05)
[2]用水溶液中合成的量子點作為生物熒光標記物的研究[J]. 林章碧,蘇星光,張皓,牟穎,孫曄,胡海,楊柏,閆崗林,羅貴民,金欽漢. 高等學�；瘜W學報. 2003(02)
[3]半導體硫化物納米微粒的制備[J]. 舒磊,俞書宏,錢逸泰. 無機化學學報. 1999(01)
碩士論文
[1]半導體量子點的水相合成及分析應用研究[D]. 李舒艷.廈門大學 2007
本文編號：3257375
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