硬脂酸包覆CdS-Mn、Zn1-xCdxS-Cu摻雜量子點(diǎn)的合成及其LEDs應(yīng)用.pdf

1、摻入一些雜質(zhì)元素到半導(dǎo)體量子點(diǎn)中,可以使其獲得特殊的物理性質(zhì),例如斯托克斯位移增大、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性提高等。相對(duì)塊體半導(dǎo)體材料的摻雜,對(duì)量子點(diǎn)的摻雜研究還處于起步階段。許多方面例如雜質(zhì)元素的摻雜位置、氧化價(jià)態(tài)、d電子態(tài)及摻雜熒光發(fā)射機(jī)制等,都沒(méi)有得到很好的解釋。因此,通過(guò)選擇合適的摻雜途徑、調(diào)整其實(shí)驗(yàn)條件和進(jìn)行表面改性處理等,對(duì)探索低維材料的摻雜特性具有重要的科研意義。針對(duì)以上所述,本文作了如下工作:
　　首先,通過(guò)有機(jī)相途徑

2、,利用形核摻雜的方法:先合成CdMnS晶核,再外延生長(zhǎng)CdS,制備了高質(zhì)量的、硬脂酸包覆的CdS:Mn摻雜量子點(diǎn)。XRD、TEM以及EDS表明,所制備的CdS:Mn摻雜量子點(diǎn)具有穩(wěn)定的立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度高、單分散性良好,顆粒平均尺寸約為4.2 nm,對(duì)應(yīng)的量子產(chǎn)率約為41％。所制備的CdS:Mn摻雜量子點(diǎn)的熒光發(fā)射峰位于563 nm,與通常CdS:Mn量子點(diǎn)摻雜發(fā)射峰(585 nm左右)的位置有所不同。基于對(duì)晶體場(chǎng)理論的認(rèn)識(shí),本文提

3、出這種高熒光強(qiáng)度的、藍(lán)移的摻雜熒光發(fā)射是Mn2+離子能級(jí)分裂弱化的一個(gè)表現(xiàn)?！跋群铣蒀dMnS核-再生長(zhǎng)CdS”的形核摻雜方法有利于制備具有低晶格失配的納米晶粒,這就保證了摻雜后的Mn2+離子周邊的晶格更為對(duì)稱(chēng),Mn2+d電子從第一激發(fā)態(tài)到基態(tài)的躍遷能隨之變大,從而出現(xiàn)藍(lán)移的熒光發(fā)射。此外,通過(guò)對(duì)CdS:Mn摻雜量子點(diǎn)進(jìn)行表面包覆ZnS鈍化層,其表面缺陷態(tài)會(huì)得到了很好地修復(fù)。
　　其次,通過(guò)有機(jī)相途徑,利用陽(yáng)離子交換的方法:先合成

4、ZnS晶核、再摻雜Cu元素、最后Cd置換Zn,成功制備了高質(zhì)量的、硬脂酸穩(wěn)定的Zn1-xCdxS:Cu摻雜量子點(diǎn)。XRD、TEM和EDS分析表明所制備的摻雜量子點(diǎn)為立方閃鋅礦結(jié)構(gòu),顆粒平均尺寸約4.8 nm,單分散良好。所測(cè)得量子產(chǎn)率可達(dá)20-26%。基于對(duì)其吸收發(fā)射光譜的分析和能帶理論的認(rèn)識(shí),本文提出了一種Cu摻雜Zn1-xCdxS量子點(diǎn)可能熒光機(jī)制。該熒光機(jī)制很好地解釋了Zn1-xCdxS:Cu摻雜量子點(diǎn)有較大的熒光發(fā)射峰寬及其熒光