硅納米晶體表面改性和發(fā)光性能研究.pdf

1、硅納米晶體由于具有新穎的電學(xué)和光學(xué)性能，在光電子、光伏、顯示和生物標(biāo)記等領(lǐng)域擁有廣闊的用途前景。本論文的工作，集中在研究硅納米晶體的發(fā)光性能與其尺寸和表面改性的關(guān)系。
　　我們采用冷等離子體硅納米晶體合成設(shè)備獲得獨(dú)立存在的，尺寸分布在2-10 nm的硅納米晶體顆粒。然后，對(duì)其進(jìn)行氫化硅烷化表面改性，尺寸分選等操作，獲得尺寸分布集中的一系列顆粒。測(cè)試這一系列顆粒的熒光光譜，熒光效率，熒光壽命并以此計(jì)算其輻射，非輻射復(fù)合幾率。我們發(fā)現(xiàn)

2、熒光峰位能量與尺寸之間符合有效質(zhì)量近似模型。熒光效率隨著尺寸的減?。◤?0 nm減小到2 nm）呈先升高后下降的趨勢(shì)，最佳熒光效率出現(xiàn)在尺寸2.8nm時(shí)，對(duì)應(yīng)的熒光峰位是744 nm。隨著尺寸從10 nm減小到2 nm，我們發(fā)現(xiàn)硅納米晶體的非輻射復(fù)合幾率呈指數(shù)型上升，通過(guò)電子順磁能譜(EPR)測(cè)試，我們證明這與納米晶表面懸掛鍵密度的變化有關(guān)。當(dāng)尺寸從10 nm減小到2.8 nm，硅納米晶體的輻射復(fù)合幾率也呈現(xiàn)指數(shù)型上升，這符合量子限域效

3、應(yīng)理論。然而，當(dāng)尺寸進(jìn)一步從2.8 nm減小到2 nm時(shí)，輻射復(fù)合幾率不再呈現(xiàn)指數(shù)型上升，而是略有下降。我們認(rèn)為，當(dāng)納米晶體尺寸很小時(shí)，電子和空穴容易從納米晶體內(nèi)部隧穿到其表面，這可能是造成輻射復(fù)合幾率不再呈現(xiàn)指數(shù)型上升的原因。
　　我們比較了加熱法和紫外(UV)輻照法對(duì)硅納米晶體氫化硅烷化反應(yīng)的影響，選用1-十八烯，1-十二烯，1-辛烯，1-戊烯和苯乙烯進(jìn)行氫化硅烷化反應(yīng)。獲得了不同改性條件下的烷基鈍化的硅納米晶體。對(duì)其進(jìn)行尺寸