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由于受到量子尺寸效应和表面效应的影响,半导体量子点显示出独特的发光性能,它在生物化学、材料化学、药物化学等领域中的潜在应用,已引起了人们的极大关注。而量子点在固态白光照明上具有的广泛应用前景,也逐渐引起了研究学者的兴趣。
影响半导体量子点发光性能的主要因素通常有尺寸、形貌、尺寸分布和结构等,因此可以通过人为调控以上因素从而控制目标材料的性能。本论文的研究重点是CdS量子点。首先我们在非配位十八烯溶剂中合成了高质量的胶体CdS量子点,利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、吸收光谱、荧光光谱仪和荧光寿命光谱仪等对其结构形貌及光学性质进行了详细的表征和分析。然后我们重点研究了生长时间、镉与硫的摩尔比、油酸与镉的摩尔比各种生长条件及其他因素对CdS量子点表面态发光性质的影响。
各种表征测试表明了我们所合成的量子点形状接近球形,尺寸均一,无明显团聚现象,生长质量控制得比较好,具有比较高的量子产率。而经过实验我们发现,通过控制生长时间和镉与硫的摩尔比可以很容易地控制CdS量子点表面态发光性质。另外,基于以上结论,我们通过调节各种生长条件获得了发白光的CdS量子点。
本论文共分为五章,具体内容安排如下:
第一章:简要地介绍了纳米材料和半导体量子点的基本概念,列出了近年来合成半导体量子点的各种方法,重点介绍了油相和水相的合成方法。描述了半导体量子点的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱特性,并介绍了量子点在生物医学和光电器件领域上的广泛应用,其中着重介绍了白光量子点。
第二章:详细地介绍了我们为制备和表征CdS量子点所作的准备工作,包括实验用的药品、仪器设备、制备装置以及X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、色度坐标和量子产率等各种测试表征手段的原理和分析。
第三章:重点描述了我们制备CdS量子点的流程,以及所合成的CdS量子点的X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、色度坐标和量子产率等各种基本性质的表征。
第四章:详细讨论了不同的生长时间、镉与硫的摩尔比、油酸与镉的摩尔比等各种生长条件和其他因素对CdS量子点表面态发光性质的影响。
第五章:对本论文进行了总结和研究展望。总结了本文的主要结论和不足之处,并叙述了该方向上可以进行的下一步研究。