硒化鎘量子點(diǎn)的表面修飾及相關(guān)性質(zhì)的理論研究.pdf

1、半導(dǎo)體量子點(diǎn)具有獨(dú)特的幾何結(jié)構(gòu)及物理、化學(xué)性質(zhì)，在光電子學(xué)、納米電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)和量子計算等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用或應(yīng)用前景，一直以來備受關(guān)注。硒化鎘(CdSe)具有良好的光學(xué)特點(diǎn)，是科學(xué)家最早研究的半導(dǎo)體量子點(diǎn)之一。本論文采用密度泛函理論，研究了表面配體和溶劑對CdSe量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性以及光學(xué)性質(zhì)的影響，為實驗研究提供了有價值的理論依據(jù)。
　　 在實驗研究中，人們能夠合成出最小尺寸在1 nm左右的CdSe量子點(diǎn)，

2、由于這些小尺寸量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定并且含有特定數(shù)目的原子，所以我們把它們稱為幻數(shù)團(tuán)簇。目前，從獲得的質(zhì)譜數(shù)據(jù)可以確定這些團(tuán)簇為Cd13Se13和(CdSe)33，34。借助理論計算，Kasuya等人認(rèn)為這兩個團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)應(yīng)該是帶有中心原子的核籠結(jié)構(gòu)。在這個計算中，他們給出的結(jié)果是在不考慮配體和溶劑的情況下得到的，而其它的理論研究也沒有給出相關(guān)的計算結(jié)果。因此，我們選擇小尺寸的CdnSen(n=3，6，13)團(tuán)簇，利用DFT和TDDFT方法

3、來研究OPH3和NH2CH3配體，以及甲苯和苯胺溶劑對它們結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)的影響。
　　 計算結(jié)果表明：配位分子只吸附在Cd原子上，導(dǎo)致團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)松弛、Cd-Se鍵變長、內(nèi)部的電荷重新分布。由于配體飽和了團(tuán)簇表面的懸鍵，使團(tuán)簇的HOMO-LUMO能隙增加，穩(wěn)定性增強(qiáng)。因此，在吸附配體后，團(tuán)簇的吸收峰會發(fā)生藍(lán)移。對于不同的配體OPH3和NH2CH3，配位團(tuán)簇產(chǎn)生的吸收峰的位置和強(qiáng)度略有不同，但是形狀類似。在計算中如果考慮到真

4、實體現(xiàn)中存在的配體和溶劑效應(yīng)，那么得到的Cd6Se6和Cd13Se13的吸收譜與實驗吻合的非常好。
　　 與實驗獲得的紫外光譜圖比較，我們發(fā)現(xiàn)這些小尺寸的團(tuán)簇在CdSe量子點(diǎn)的成核以及生長過程中具有重要的作用。在實驗合成的開始階段，有大量的Cd6Se6生成，之后以Cd6Se6為核生長出穩(wěn)定的Cd13Se13和(CdSe)33，34團(tuán)簇，隨著反應(yīng)時間的增加，生成的顆粒會逐漸增大，通過控制反應(yīng)條件可以得到不同尺寸、形狀的納米顆粒。選