鈷鎳摻雜的硫化銦銅稀磁量子點(diǎn)制備與表征.pdf

1、稀磁量子點(diǎn)是指在零維非磁性半導(dǎo)體量子點(diǎn)中摻雜少量磁性離子制備而成的新型光-磁雙功能材料。磁性離子的摻雜使量子點(diǎn)具有電子自旋和電子電荷特性從而有望用于信息存儲(chǔ)和信息處理器件，而以量子點(diǎn)為基體的材料則有望借助于其獨(dú)特的量子尺寸效應(yīng)對(duì)材料的磁性進(jìn)行調(diào)控。更重要的是量子點(diǎn)的熒光性能也使制備光-磁雙功能材料成為可能。具有室溫鐵磁性的稀磁量子點(diǎn)是其應(yīng)用的關(guān)鍵。目前只有少量稀磁量子點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)室溫鐵磁性，且大多是以含毒性Cd元素的量子點(diǎn)為基體進(jìn)行制備。

2、
　　針對(duì)當(dāng)前研究現(xiàn)狀，本文以無毒新型稀磁量子點(diǎn)材料制備為研究目標(biāo)，合成了Co∶CuInS2/ZnS和CuNiInS兩種兼具熒光性能和室溫鐵磁性的量子點(diǎn)體系。這種雙功能量子點(diǎn)體系為利用熒光性能研究磁性雜質(zhì)能級(jí)位置、磁性產(chǎn)生根源等問題提供了便利。具體內(nèi)容如下:
　　以核摻雜方式合成了無毒的Co∶CuInS2/ZnS量子點(diǎn)。根據(jù)Co摻雜量與量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度擬合結(jié)果建立光物理過程模型，證實(shí)了Co會(huì)在量子點(diǎn)導(dǎo)帶附近引入無輻射復(fù)合能級(jí)從

3、而造成量子點(diǎn)熒光的猝滅。由于熒光猝滅程度與Co摻雜量成反比例函數(shù)關(guān)系，因此適當(dāng)?shù)腃o摻雜量是影響Co∶CuInS2/ZnS稀磁量子點(diǎn)磁性和熒光的關(guān)鍵。過多的Co雜質(zhì)會(huì)使Co∶CuInS2/ZnS稀磁量子點(diǎn)的熒光完全猝滅，而過少的Co雜質(zhì)又不足以抑制CuInS2/ZnS量子點(diǎn)自身的反鐵磁性。只有適當(dāng)?shù)腃o摻雜量所才能獲得兼具室溫鐵磁性和熒光性能的Co∶CuInS2/ZnS稀磁量子點(diǎn)。
　　以改變磁性雜質(zhì)離子種類的方式解決了Co雜質(zhì)造

4、成的熒光猝滅問題，制備了兼具強(qiáng)熒光和室溫鐵磁性的CuNiInS稀磁量子點(diǎn)。熒光測(cè)試結(jié)果表明Ni離子不會(huì)在CuInS2禁帶中引入雜質(zhì)能級(jí)從而保持了量子點(diǎn)自身的強(qiáng)熒光性能。CuNiInS稀磁量子點(diǎn)的強(qiáng)熒光特性可以用來監(jiān)測(cè)量子點(diǎn)內(nèi)部空位缺陷的濃度變化并研究缺陷與量子點(diǎn)室溫鐵磁性起源。研究結(jié)果表明部分Cu空位缺陷(VCu-)位置會(huì)被Ni離子填補(bǔ)(NiCu+)并形成由VCu-和NiCu+組成的束縛極化子。這是導(dǎo)致量子點(diǎn)由反鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)槭覝罔F磁性的