單分散ZnSe和PbSe量子點的綠色化學合成與表征.pdf

1、作為納米材料的一個重要組成部分，半導體量子點不但在基本物理問題上具有獨特的性質，而且在光電子器件方面也有巨大的潛在應用。長期以來，量子點的合成與制備一直是半導體材料領域的前沿和熱點。由于單分散量子點的性質強烈地依賴其尺寸大小、尺寸分布和形貌，對其尺寸大小、尺寸分布和形貌的有效控制一直是普遍關注的熱點。
　　 本文的工作主要研究熱注射法制備ZnSe、PbSe單分散量子點，研究采用環(huán)境友好的試劑，尋求綠色化學合成方法。通過改變反應條

2、件來控制單分散納米顆粒的形貌、顆粒大小及尺寸分布。對所得反應物進行了X射線衍射(X-ray)分析，透射電鏡(TEM，HRTEM)的分析，紫外可見吸收光譜(UV-vis)和熒光光譜(PL)的表征。
　　 本論文的主要研究成果如下：
　　 1.采用簡單的熱注射法，用油酰嗎啉、十八烯作為溶劑，油酸作為表面包覆劑分別代替昂貴、有毒的三辛基膦(TOP)和三辛基膦氧(TOPO)來制備單分散ZnSe量子點。通過改變反應條件如前驅物和表

3、面包覆劑的用量、注射溫度及生長溫度等觀察其對合成產物在形貌、顆粒尺寸大小及尺寸分布的影響。X射線衍射分析表明所獲得的產物為閃鋅礦結構。在290℃下，0.2mmol的硒溶液和0.3mmol的鋅溶液所合成產物的TEM照片顯示了硒化鋅量子點顆粒尺寸均一，單分散性較好，平均顆粒尺寸約為4nm。HRTEM照片顯示出硒化鋅量子點具有較高的結晶性，晶面間距約是0.33nm，這與硒化鋅的立方相的(111)晶面間距一致。
　　 2.ZnSe量子點

4、的吸收峰圖譜顯示顆粒尺寸隨著表面包覆劑油酸的量的增加而增加，但是顆粒尺寸隨著前驅物量的增加減小。在其他反應條件不變的情況下，分別用1ml，3ml和5ml的油酸作為表面包覆劑，所生成的硒化鋅量子點的UV-vis吸收峰譜圖譜顯示其第一吸收峰分別為379nm，390nm和420nm。此外，當油酸為5ml時，由于形核和生長速度過快導致ZnSe顆粒很快達到最大尺寸12nm，UV-vis吸收峰圖譜顯示并沒有發(fā)生紅移現(xiàn)象。當前驅物乙酸鋅和硒粉分別為0

5、.4mmol和0.2mmol，0.2mmol和0.1mmol，0.1mmol和0.05mmol時，其UV-vis吸收峰圖譜顯示顆粒尺寸隨著前驅物量的增加減小。
　　 3.當注射溫度提高到310℃并在生長過程保持溫度不變，可以得到花狀ZnSe納米晶，每個ZnSe納米花約由30個左右4nm的量子點組成。通過紫外可見吸收光譜(UV-vis)和熒光光譜(PL)表征分析得出ZnSe納米花具有和ZnSe量子點相似的量子尺寸效應。