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探究量子半导体荧光量子点可控合成和光学性质

收藏本文 2024-03-28 点赞:27275 浏览:121657 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:Ⅱ-Ⅵ族的半导体纳米晶,又称为量子点,因为它们的量子限域效应,量子点展现独特的光学性质以及物理性质,使得量子点能够广泛的运用于光伏发电以及生物运用领域的探讨。在众多的制备策略中,最常用的就是高温有机金属化学法合成量子点,这种策略需要高温(300℃)无氧的环境,相对来说反应条件比较苛刻,合成成本也较高,而且金属有机化合物的毒性也比较大。相比之下,微乳软界面模板法具有尺寸可控、结构可调、操作简单、实验条件温和等特点,已成为纳米材料合成中最具运用前景的策略。本论文采取AOT/水/异辛烷微乳液模板法制备CdS QDs以及Zn1-xCdxS QDs,通过调节微乳的ω值(ω=[H2O]/[AOT]以及反应温度,可控合成出不同粒径的量子点,实验结果表明量子点尺寸随反应温度升高和微乳液ω值的增大而增大,同时量子点紫外吸收,荧光发射,量子产率,荧光寿命主要受量子点尺寸,反应温度以及组分X值的影响。此外,也分别探讨了激发波长,发射波长,十二硫醇,测量温度以及金属离子Ag+,Cu2+Co2+对CdS QDs光学性质的影响。关键词:半导体论文量子点论文微乳液论文荧光寿命论文量子产率论文荧光猝灭论文

    摘要5-6

    Abstract6-10

    第1章 绪论10-23

    1.1 半导体量子点概述10-17

    1.1.1 量子限域效应14-15

    1.1.2 量子点发光机理和发光特性15-17

    1.1.3 常用的制备量子点的策略17

    1.2 微乳液合成纳米材料17-22

    1.2.1 胶体溶液17-18

    1.2.2 表面活性剂的聚集18-19

    1.2.2.1 表面活性剂的HLB值18

    1.2.2.2 胶束极限浓度(CMC)18

    1.2.2.3 表面活性剂的堆积参数18-19

    1.2.3 微乳液概述19-20

    1.2.4 微乳液法合成金属纳米颗粒20

    1.2.5 微乳液法合成金属氧化物纳米颗粒20-21

    1.2.6 微乳液法合成硫族金属化合物21

    1.2.7 微乳液法制备核壳结构的纳米颗粒21-22

    1.3 本论文探讨内容及作用22

    1.4 本论新点22-23

    第2章 微乳法制备CdS半导体量子点23-47

    2.1 引言23-24

    2.2 实验部分24-28

    2.2.1 实验试剂和仪器24-25

    2.2.2 溶液和微乳液的制备25

    2.2.3 合成CdS QDs25-26

    2.2.3.1 探讨CdS QDs的反应时间25-26

    2.2.3.2 探讨十二硫醇修饰CdS QDs所需硫醇量的最佳值26

    2.2.3.3 反应温度和微乳液的ω值对合成CdS QDs的影响26

    2.2.4 不同溶剂对硫醇修饰的CdS QDs的影响26

    3.2.5 Ag~+,Cu~(2+),Co~(2+)的相转移26

    3.2.6 Ag~+,Cu~(2+),Co~(2+)对CdS QDs的荧光猝灭26-27

    2.2.7 紫外吸收光谱的测量27

    2.2.8 荧光发射光谱以及荧光激发光谱的测量27

    2.2.9 CdS QDs尺寸和形貌的测量27

    2.2.10 荧光寿命的测定27-28

    2.2.11 荧光量子产率的测定28

    2.3 实验结果与讨论28-45

    2.3.1 量子点(QDs)生长随反应时间的变化28-29

    2.3.2 CdS QDs的尺寸与形貌及其影响因素29-34

    2.3.2.1 微乳液的含水量(即ω值)对CdS QDs的尺寸的影响29-32

    2.3.2.2 反应温度对CdS QDs尺寸的影响32-34

    2.3.3 CdS QDs光学性质的影响因素34-45

    2.3.3.1 激发波长和发射波长对CdS QDs荧光寿命的影响34-36

    2.3.3.2 十二硫醇对CdS QDs光学性质的影响36-38

    2.3.3.3 ω值和反应温度(T)对CdS QDs的荧光寿命影响38-40

    2.3.3.4 ω值和反应温度(T)对CdS QDs的量子产率影响40-41

    2.3.3.5 溶剂对CdS QDs荧光强度的影响41-42

    2.3.3.6 升高测量温度对CdS QDs荧光强度的猝灭42-44

    2.3.3.7 金属离子对CdS QDs荧光强度的猝灭44-45

    2.4 本章小结45-47

    第3章 微乳法制备Zn_(1-x)Cd_xS半导体量子点47-57

    3.1 引言47

    3.2 实验部分47-50

    3.2.1 实验试剂和仪器48

    3.2.2 溶液和微乳液的制备48-49

    3.2.3 Zn_(1-x)Cd_xS量子点的制备49

    3.2.4 紫外吸收光谱的测量49

    3.2.5 荧光发射光谱以及荧光激发光谱的测量49

    3.2.6 荧光寿命的测定49

    3.2.7 荧光量子产率的测定49-50

    3.3 实验结果与讨论50-56

    3.3.1 组分X对Zn_(1-x)Cd_xS QDs光学性质的影响50-53

    3.3.1.1 Zn_(1-x)Cd_xS QDs的紫外和荧光谱图随组分X的变化50

    3.3.1.2 Zn_(1-x)Cd_xS QDs的量子产率随组分X的变化50-51

    3.3.1.3 Zn_(1-x)Cd_xS QDs的荧光寿命随组分X值的变化51-53

    3.3.2 反应温度对Zn_(1-x)Cd_x,S QDs的影响53

    3.3.3 ω值对Zn_(1-x)Cd_xS QDs的光学性质的影响53-56

    3.3.3.1 Zn_(1-x)Cd_xS QDs的紫外吸收谱图和荧光发射谱图随ω值的变化53-54

    3.3.3.2 Zn_(1-x)Cd_xS QDs的量子产率随ω值的变化54-55

    3.3.3.3 Zn_(1-x)Cd_xS QDs的荧光寿命随ω值的变化55-56

    3.4 本章小结56-57

    第4章 结论57-58

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