硫族半導(dǎo)體納米材料熱力學(xué)和生長動(dòng)力學(xué)及其光譜性質(zhì)研究.pdf

1、半導(dǎo)體納米材料具有許多尺寸相關(guān)的光、電、磁、熱學(xué)性質(zhì)，在光電器件、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。調(diào)控并獲得特定尺寸、形貌、性質(zhì)的半導(dǎo)體納米材料是當(dāng)前研究的重要前沿課題。本論文基于生長動(dòng)力學(xué)的基本原理，運(yùn)用吸收光譜，熒光光譜研究溶液中半導(dǎo)體量子點(diǎn)的生長機(jī)理及影響生長的因素，深入探討了納米粒子的微觀結(jié)構(gòu)變化與其發(fā)光性質(zhì)的聯(lián)系，并利用量子點(diǎn)的生長機(jī)制和微觀結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)熒光性質(zhì)的調(diào)控;基于納米熱力學(xué)的基本原理，通過構(gòu)建強(qiáng)吸附、強(qiáng)極性的溶劑環(huán)境

2、實(shí)現(xiàn)了熱力學(xué)穩(wěn)定的CdS納米材料，拓展了熱力學(xué)穩(wěn)定納米材料的體系研究并分析了其與體系界面能的關(guān)系。主要內(nèi)容如下:
　　 (1)采用原位吸收光譜實(shí)時(shí)監(jiān)測了水中巰基乙酸包裹的CdS量子點(diǎn)的生長過程，結(jié)合TEM、XRD、熒光光譜等實(shí)驗(yàn)，深入研究了量子點(diǎn)生長過程，并首次探討了量子點(diǎn)取向結(jié)合(OA)及經(jīng)典的Ostwald熟化(OR)生長的對量子點(diǎn)發(fā)光性質(zhì)的影響。研究表明量子點(diǎn)的生長過程與其自身濃度和表面包裹狀態(tài)相關(guān)，也和溶液環(huán)境密切相關(guān);

3、在CdS原始粒子為較低濃度時(shí)(0.1mM)，其生長以O(shè)R機(jī)制主導(dǎo)，在原始粒子為較高濃度時(shí)（20mM），其生長以O(shè)A機(jī)制主導(dǎo)。熒光分析表明:在OA主導(dǎo)的快速生長階段，CdS量子點(diǎn)以缺陷態(tài)發(fā)光為特征;在OA主導(dǎo)的平臺期生長階段，CdS量子點(diǎn)缺陷態(tài)發(fā)光相對下降，而本征帶隙躍遷發(fā)光相對上升;而在OR主導(dǎo)的生長過程中，量子點(diǎn)主要表現(xiàn)為本征態(tài)發(fā)光。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)OA生長機(jī)制前期產(chǎn)生的晶體缺陷對量子點(diǎn)的缺陷熒光貢獻(xiàn)很大，OA生長后期的自整合則增強(qiáng)了量

4、子點(diǎn)的本征熒光。
　　 (2)在先前研究的基礎(chǔ)上，探索了一系列熱力學(xué)穩(wěn)定的納米體系。研究表明，在高濃度的KOH叔丁醇溶液中(4M)，不論是3nm或10nm的CdS還是塊材的CdS，都會(huì)自發(fā)的轉(zhuǎn)變成為熱力學(xué)穩(wěn)定的納米態(tài)的形式。進(jìn)一步研究表明，ZnS在該體系中也有類似的結(jié)果，該結(jié)果證實(shí)熱力學(xué)穩(wěn)定的納米體系并非孤立存在，而是具有一定的普遍探索意義。
　　 (3)采用熒光光譜，研究了光照條件下不同起始狀態(tài)量子點(diǎn)的光譜變化及粒子晶