Cd摻雜ZnO量子點的合成及改性研究.pdf

1、半導體量子點(quantum dots，QDs)又稱半導體納米晶，是指微粒的大小與半導體激子玻爾半徑或電子的德布羅意波長相當?shù)陌雽w納米材料，因其有窄發(fā)射光譜、寬激發(fā)光譜、可調諧的發(fā)射波長、光穩(wěn)定性好等獨特的光學性質，而引起科學家們的廣泛興趣和極大關注，現(xiàn)已成為納米材料研究中的一個亮點。本論文主要工作是針對不同無機物修飾的ZnO摻Cd量子點，研究其表面化學和光學性質。論文主要工作內容如下:
　　(1)首先用溶膠-凝膠法在無水乙醇溶

2、液中以聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)為穩(wěn)定劑合成Cd摻雜ZnO量子點，純化后再以硫代乙酰胺(TAA)為硫源用沉淀法制備Cd摻雜ZnO/ZnS核殼量子點熒光體;采用X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、能量色散譜(EDS)、X射線光電子能譜(XPS)、紫外吸收光譜(UV)、熒光發(fā)射光譜(PL)和時間分辨熒光光譜(TRPL)對樣品進行表征，研究了量子點的結構、Cd的含量以及TAA用量（控制ZnS厚度）對ZnO量子點發(fā)光性能的影響

3、，以及其發(fā)光機理。結果表明Cd摻雜ZnO量子點具有六角纖鋅礦結構，殼層ZnS為立方結構，晶粒大小約為7.37nm，較未包覆前大1.37nm;經ZnS包覆后ZnO摻Cd量子點熒光強度明顯增強，且熒光發(fā)射波長可通過TAA用量調節(jié);這是因為適量Cd的引入改變了量子點表面陽離子的配位數(shù)，形成了更多的氧空位等缺陷，ZnS的包覆，鈍化了量子點表面缺陷，減少了非輻射復合中心，使Cd摻雜ZnO/ZnS核殼量子點的可見光區(qū)的發(fā)射峰強度增加;Cd的摻雜量和

4、TAA的用量存在一個最佳值，當摻Cd摩爾量為20％，ZnO量子點與TAA摩爾比為5∶1.5時，發(fā)光性能最佳，發(fā)射峰強度約為Cd摻雜ZnO量子點的6倍，未摻雜ZnO/ZnS核殼量子點的12倍，量子效率由未摻雜ZnO/ZnS核殼量子點的3％和Cd摻雜的8％增加至21％。
　　(2)采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作修飾劑合成了水溶性的Cd摻雜ZnO量子點，采用XRD、TEM、EDS、紅外吸收光譜(FTIR)、UV和PL進行表征

5、。研究表明APTES修飾后，ZnO熒光發(fā)射峰藍移，熒光強度得到了明顯提高;同時對修飾前后的量子點拍攝熒光照片，對比研究表明經APTES修飾后量子點具有很好的水溶性，而未修飾的ZnO量子點在水中團聚，水溶液為混濁液;在365nm紫外燈照射下，未修飾的量子點呈現(xiàn)出黃色熒光，APTES修飾后的量子點呈綠色熒光，量子點仍然保持良好的發(fā)光性能。該量子點制備方法簡單易行，具有較好的水溶穩(wěn)定性和較高的熒光強度，在生物熒光標記或生物熒光成像等領域具有較