CuInS_2纳米晶的结构、形貌与光学性能

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CuInS2量子点的制备及应用进展

CuInS2量子点的制备及应用进展

CuInS2量子点的制备及应用进展作者:张研等来源:《山东工业技术》2015年第09期摘要:综述目前CuInS2量子点的制备方法及在发光器件、太阳能电池和生物荧光标识等领域的应用现状。

并对其发展的前景与潜力进行了展望。

关键词:核壳;制备;应用0 引言CuInS2纳米晶是直接带隙三元半导体材料,禁带宽度为1.50 eV、吸收系数为105 cm-1;与当前的主流的半导体荧光纳米材料CdSe相比,CuInS2量子点既不含A类元素(Cd、Pb、Hg等),又不含B类元素(Se、As、P等),不会对环境和生物体造成负担,而且光谱可以覆盖更广泛的波段--近红外区,在生物医学[1],太阳能电池[2]、光电器件[3]等领域都有着广泛的应用前景。

1 CuInS2/ZnS核壳量子点的制备方法目前合成CuInS2半导体量子点的方法主要有溶剂热合成法、热注入法及共前驱体热分解法等。

1.1 溶剂热合成法溶剂热合成法依据水热法发展起来的合成方法,是指在一定温度(100-1000 ºC),一定压强(1MPa-1GPa)下,利用在溶剂中物质的化学反应进行合成的方法。

2010年,yue[4]研究组利用此方法合成了闪锌矿结构的CuInS2量子点其半径为2-4nm。

但目前还没有有效的手段能很好的控制粒子的成核与生长,粒子还不具备荧光性质,并且反应一般在高温高压下进行,反应周期比较长,限制了此法的发展。

1.2 有机相热注入法有机相热注入法是最常用的一种合成胶体量子点的化学方法,其为目前最有效的合成高质量纳米粒子的方法。

1993年,Bawendi [5]研究组首次利用这种方法合成了高质量的Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点。

2007年,Li[6]小组采用热注入的方法首次合成了黄铜矿和纤锌矿结构的三元CuInS2纳米晶。

Xie[7] 等人通过调节阳离子前体相对反应活性,利用绿色的热注入方法合成了尺寸可调的三元CuInS2量子点。

1.3 有机相共前驱体热分解法有机相共前驱体热分解法指将反应所需的金属前驱体、阴离子前驱体、配体以及添加物均放入反应瓶中,将温度升高到反应温度,反应适当时间即可。

CeO_2纳米薄膜的厚度和光学性质_陈军

CeO_2纳米薄膜的厚度和光学性质_陈军
膜的 XRD 图。从图 2 可看出,在 500 ℃ 温度下制 备的薄膜结晶性质良好。其最强峰( 111) 、次强峰 ( 220) 都和卡片对应的很好,薄膜呈多晶结构,也 和文献[13]采用电子束蒸发制备的 CeO2 薄膜结构 一致。 2. 2 薄膜的厚度测量分析
Abstract: Cerium dioxide had high dielectric constant and refractive index and ultraviolet absorption which might be useful for vari-
ous optical and electronic applications. CeO2 thin films were prepared on 500 ℃ Si substrate using a vacuum evaporation process. Samples as-prepared were characterized by X-ray diffraction ( XRD) and scanning electron microscopy ( SEM) . The results showed that the films had nano-structures in morphology with crystal size of 20 nm which were uniform and dense. The thin films thickness of different deposited time ( from 6 to 15 min) was investigated by surface profiler,reflectance spectroscopy and spectroscopic ellipsometry. The thin films thickness was very close by using different ways. The difference of thin films thickness decreased with the increase of the films thickness. Optical constants of the films in the wavelength range of 350 ~ 1000 nm were obtained by ellipsometric spectroscopy based on Drude-Lorentz model. The result showed that the refractive index ( n) and extinction coefficient ( k) decreased with the increase of wavelength. n value of CeO2 thin films measured at 632. 8 nm wavelength fell in the range of 2. 11 ~ 2. 20. The refractive index increased with the increase of film thickness,while extinction coefficient decreased with the increase of film thickness. Key words: CeO2 thin films; thickness; spectroscopic ellisometry; optical constant

CuInS_2纳米晶的制备及三阶非线性光学性质的研究

CuInS_2纳米晶的制备及三阶非线性光学性质的研究

Ke r s a p t Cun 2 n o r sas Cu n o a e1 ma e il ;t i -o d r o tc l n n ie y wo d : - o ; lS a cy tl; n lS2s lr c l tr s hr a d r e p ia o l a nr
的广泛用 处促进 研究 者用不 同的方法合 成 。
电子 能谱 仪 ( S, 电压 1k 对 C lS的物 相组 XP 速 5V) un
目前 , 备 C IS 纳米 晶 的主要 方法 有 : 注入 成进行 分析 。将 溶有 纳米 晶的正 己烷滴 在 碳镀 膜 的 制 un : 热 法 , 溶剂 热合成 法 , 磁控 溅射法 , 学气相 沉积 铜 网上 , 化 室温下 干燥 , Ten iF 0 用 ca 2 型透射 电子显微
t r , mo p oo y, a d h s c n t u n s f s r p r d ue rh lg n p a e o si e t o a -p e a e Cu n 2 r d cs wee c a a t r e b X—r y i a t n t l S p o u t r h cei d y r z a d f c i r f o
半导体 纳米 晶 C IS 是一种 理想 的用于太 阳能 电池 三阶光学非线性也被广泛研究。 目 un 。 前半导体纳米晶
的半 导 体材 料 ; 铜矿 结构 C IS材 料是 一种 , II VI I I — —
半 导体 材 料 , 其禁 带宽 度 为 15e 接 近 太 阳光 的 半导 体 纳米 晶的三 阶光学 非 线性 的报 道 较少 , a .0V, Tin
( . l g f e sr n aeil E gn eig W e z o ies y,W e z o 2 0 5; 1Col eo mi ya dM tras n ie r n h uUnv ri e Ch t n t n h u3 5 3

《Zn-CuInS2量子点的成分调控及其敏化太阳电池光阳极的优化》范文

《Zn-CuInS2量子点的成分调控及其敏化太阳电池光阳极的优化》范文

《Zn-CuInS2量子点的成分调控及其敏化太阳电池光阳极的优化》篇一一、引言随着科技的发展,新型太阳能电池技术的开发成为了能源领域的重要研究方向。

其中,量子点敏化太阳电池(QDSSC)以其高光电转换效率、低成本等优势受到了广泛关注。

Zn-CuInS2(ZCIS)量子点因其优良的光电性能,被广泛用于QDSSC的光阳极材料中。

本文将探讨ZCIS量子点的成分调控及其在敏化太阳电池光阳极的优化。

二、Zn-CuInS2量子点的成分调控2.1 成分调控原理ZCIS量子点的成分调控主要是通过调整Zn、Cu、In和S的元素比例,以达到优化其光电性能的目的。

不同比例的元素组成会影响量子点的能级结构、光吸收性能以及电子传输性能。

2.2 成分调控方法成分调控主要通过控制合成过程中的反应条件、原料配比以及温度等因素来实现。

目前,常用的合成方法包括化学浴法、共沉淀法等。

通过调整这些参数,可以实现对ZCIS量子点成分的精确控制。

三、ZCIS量子点敏化太阳电池光阳极的优化3.1 光阳极材料的选择光阳极材料的选择对太阳电池的性能至关重要。

ZCIS量子点因其优良的光电性能,被广泛应用于光阳极材料中。

然而,光阳极的性能并不仅仅取决于量子点的性质,还与基底材料、界面修饰等因素有关。

因此,在选择光阳极材料时,需要综合考虑这些因素。

3.2 界面修饰与优化为了进一步提高光阳极的性能,需要进行界面修饰与优化。

这包括对光阳极表面进行适当的处理,以提高其与量子点之间的接触性能;同时,还需要对量子点进行表面改性,以提高其稳定性和光电转换效率。

此外,还可以通过引入导电聚合物等材料,进一步提高光阳极的导电性能。

四、实验结果与讨论4.1 实验方法与步骤本部分详细介绍了实验方法和步骤,包括ZCIS量子点的合成、光阳极的制备以及太阳电池的组装等过程。

同时,还介绍了成分调控和界面优化的具体实施方法。

4.2 实验结果分析通过实验数据对比分析,我们可以看到经过成分调控和界面优化的ZCIS量子点敏化太阳电池的光电转换效率得到了显著提高。

CuInS2纳米晶的制备和发光性质

CuInS2纳米晶的制备和发光性质

S n h ss a d Lu i e c n e Pr p ris o I S n c y t i y t e i n m n s e c o e t fCu n 2 e Na o r sa s
W ANG Xi -ig,L U Xu —a u yn I ey n,Z HAO Jaln i— g o
寸减小 , 吸收和发光光谱 明显 蓝移 , 其 存在 明显 的量子尺 寸效应 。通 过在 C IS 纳米 晶表面包 覆 Z S壳层 , un : n
发现随着壳层厚度增加 , 发光量子效率明显提高 , 其 最大达到 了 4 % ; 8 继续增 加壳层厚度 , 其发光量子效率 反
而降低。进一步测量它们的荧光寿命 , 现包 覆 Z S壳层后 的 C IS 纳米 晶的荧光寿命 明显增 加 , 实表 面 发 n un 证 包覆明显减少其表面 的无辐射复合 中心 , 提高 了其 发光效 率。进一步制 备 了 C IS/ n un Z S核壳 量子点发光 二
( t e e L b a r o m ns ne n plai s C agh nI t t o O ts Fn M ca i n hs s S t K y ao t y fL i c c adApi t n , h ncu st e f pi , i e n s d yi a r o u ee c o ni c u e h ca P c
极管 , 并对其 电致发光性质 进行 了研 究。 关 键 词 :C IS ; un : 量子点 ; 纳米 晶; 光二极管 发 文献标识码 : A DOI 1 .7 8 f b0 2 3 10 0 : 0 3 8/g 2 1 30 .0 7 x
中图分类号 :0 1 . 1 64 1 1 6 3 5 ;0 1 .2

cuins2量子点的合成方程式

cuins2量子点的合成方程式

cuins2量子点的合成方程式量子点是一种新型的半导体纳米材料,具有优异的光学和电子性质。

它可以通过合成方法来制备,合成方程式由原材料和反应条件组成。

下面将详细介绍几种常见的合成方法,并给出相应的合成方程式。

1.热分解法热分解法是一种简单的制备量子点的方法。

通常采用有机金属溶液作为原料,在高温条件下通过热分解反应获得量子点。

以绿色CuInS2量子点为例,合成方程式如下:Cu(acac)2 + In(OAc)3 + (NH2CSNH)2 → CuInS2 + 4CH3COOH +2NH3 + CO2其中,Cu(acac)2是铜的有机金属络合物,In(OAc)3是铟的有机金属络合物,(NH2CSNH)2是硫的有机硫醇化合物。

2.水热法水热法是一种在高温高压条件下制备量子点的方法。

通过调节反应物的浓度和温度等参数可以控制量子点的尺寸和形貌。

以CdS量子点为例,合成方程式如下:Cd(NO3)2+Na2S+H2O→CdS+2NaNO3其中,Cd(NO3)2是镉的盐溶液,Na2S是硫化钠溶液。

3.热浸渍法热浸渍法是一种通过将前驱体沉积在基底上来制备量子点的方法。

在高温条件下,前驱体分解后生成量子点。

以ZnO量子点为例,合成方程式如下:Zn(NO3)2+NaOH→Zn(OH)2+2NaNO3Zn(OH)2→ZnO+H2O其中,Zn(NO3)2是锌的盐溶液,NaOH是氢氧化钠溶液。

4.气相沉积法气相沉积法是一种通过使气态前驱体在高温条件下发生化学反应从而制备量子点的方法。

以CdSe量子点为例,合成方程式如下:CdCl2+H2Se→CdSe+2HCl其中,CdCl2是镉的盐溶液,H2Se是硒化氢气体。

综上所述,量子点的合成方程式可以根据不同的原材料和反应条件来确定。

热分解法、水热法、热浸渍法和气相沉积法是常见的制备量子点的方法。

合成方程式的确定需要考虑反应物的配比以及反应的理化条件,从而控制量子点的形貌和性质。

量子点的合成方法和合成方程式的研究对于实现量子点的可控制备以及应用具有重要意义。

TiO2综述

TiO2综述

TiO2综述纳⽶TiO2的性能、应⽤及其制备⽅法综述摘要:纳⽶TiO2具有独特的光催化性、优异的颜⾊效应以及紫外线屏蔽等功能, 在光催化剂、化妆品、抗紫外线吸收剂、功能陶瓷、⽓敏传感器件等⽅⾯具有⼴阔的应⽤前景。

国内外⽂献对纳⽶TiO2的性质、应⽤及其制备⽅法进⾏了⼤量的性能、应⽤及制备⽅法研究进⾏了综述。

的研究报道, 本⽂对有关纳⽶TiO2关键字:纳⽶TiO2、性能、应⽤、制备⼀、简介:纳⽶⼆氧化钛,亦称纳⽶钛⽩粉。

从尺⼨⼤⼩来说,通常产⽣物理化学性质显著变化的细⼩微粒的尺⼨在100纳⽶以下,其外观为⽩⾊疏松粉末。

具有抗紫外线、抗菌、⾃洁净、抗⽼化功效,可⽤于化妆品、功能纤维、塑料、油墨、涂料、油漆、精细陶瓷等领域。

⼆、分类:①、按照晶型可分为:⾦红⽯型纳⽶钛⽩粉和锐钛型纳⽶钛⽩粉。

②、按照其表⾯特性可分为:亲⽔性纳⽶钛⽩粉和亲油性纳⽶钛⽩粉。

③、按照外观来分:有粉体和液体之分,粉体⼀般都是⽩⾊,液体有⽩⾊和半透明状。

三、纳⽶TiO2的性能:纳⽶TiO2除了具有与普通纳⽶材料⼀样的表⾯效应、⼩尺⼨效应、量⼦尺⼨效应和宏观量⼦隧道效应等外, 还具有其特殊的性质, 尤其是催化性能。

3. 1 基本物化特性纳⽶TiO2有⾦红⽯、锐钛矿和板钛矿3种晶型。

⾦红⽯和锐钛矿属四⽅晶系, 板钛矿属正交晶系,⼀般情况下,板钛矿在650℃转变为锐钛矿,锐钛矿915℃转变为⾦红⽯,结构转变温度与TiO2颗粒⼤⼩、含杂质及其制备⽅法有关,颗粒愈⼩,转变温度愈低,锐钛型纳⽶TiO2向⾦红⽯型转变的温度为600℃或低于此温度,纳⽶TiO2化学性能稳定,常温下⼏乎不与其它化合物反应,不溶于⽔、稀酸,微溶于碱和热硝酸,不与空⽓中CO2、SO2、O2等反应,具有⽣物惰性和热稳定性,⽆毒性[1]。

3. 2光催化性纳⽶TiO2是⼀种n型半导体材料,禁带宽度较宽,其中锐钛型为3.2eV,⾦红⽯型为3.0eV,当它吸收了波长⼩于或等于387.5nm 的光⼦后,价带中的电⼦就会被激发到导带,形成带负电的⾼活性电⼦e-,同时在价带上产⽣带正电的空⽳h+,吸附在TiO2表⾯的氧俘获电⼦形成?O2-,⽽空⽳则将吸附在TiO2表⾯的OH-和H2O氧化成具有强氧化性的?OH,反应⽣成的原⼦氧、氢氧⾃由基都有很强的化学活性, 氧化降解⼤多数有机污染物,同时空⽳本⾝也可夺取吸附在半导体表⾯的有机物质中的电⼦,使原本不吸收光的物质被直接氧化分解,这两种氧化⽅式可能单独起作⽤也可能同时起作⽤,对于不同的物质两种氧化⽅式参与作⽤的程度有所不同[2]。

Cu-In-S三元量子点的合成及其性能调控

Cu-In-S三元量子点的合成及其性能调控

Cu-In-S三元量子点的合成及其性能调控∗王海成;张雪;周洁;姚易;吴瑞伟;邓玲;闫智然;曹进【摘要】采用前驱体分解法制备了 Cu-In-S 量子点,研究了制备工艺对Cu-In-S 量子点的形貌以及光学性能的影响.实验结果表明,反应时间和反应温度可影响Cu-In-S 纳米颗粒的尺寸和光学性能.随时间增加,Cu-In-S粒径变大,同时会伴随着棒状晶体的出现,荧光发射谱的峰位发生红移.随反应温度升高,纳米晶的形核速率和长大速率增加,并且粒径也有增大,纳米晶的形状可以由单一的球形变为球形与棒状的混合,荧光谱峰位亦会发生红移.X 射线光电子能谱分析表明,所制备颗粒为 CuInS2纳米晶.为进一步制备无毒量子点发光器件(QLEDs)奠定了基础.%Ternary CuInS quantum dots were synthesized by decomposition of precursor,and the effects of syn-thesis parameter on the morphology and optical properties of CuInS nanocrystals were investigated.It is found that the particle size and optical properties of CuInS crystals could be obviously affected by reaction time and temperature.With increasing reaction time,the CuInS nanocrystals grow larger,accompanied with appearance of rodlike crystals and red shift of the peak of the fluorescent emission spectra.With increasing reaction temper-ature,the growing rate and the particle size of nanocrystals increase.Meanwhile,the shape of nanocrystals can vary from single sphere to mixing of sphere and rod.There is also a red shift of emission peak.Measurement of XPS indicates that as-synthesized particles areCuInS2 nanocrystals.This work would build foundation for further manufacture of non-toxic quantum dots light-emitting devices (QLEDs).【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】6页(P5106-5111)【关键词】CuInS;量子点;化学合成;PL 光谱;QLEDs【作者】王海成;张雪;周洁;姚易;吴瑞伟;邓玲;闫智然;曹进【作者单位】北京科技大学材料物理与化学系,北京 100083;上海大学新型显示技术及应用集成教育部重点实验室,上海 200072;上海大学新型显示技术及应用集成教育部重点实验室,上海 200072;北京科技大学材料物理与化学系,北京100083;中国科学院半导体研究所照明研发中心,北京 100083;北京科技大学材料物理与化学系,北京 100083;北京科技大学材料物理与化学系,北京 100083;上海大学新型显示技术及应用集成教育部重点实验室,上海 200072【正文语种】中文【中图分类】O613.51;O614.1211 引言量子点(quantum dots,QDs),即半导体纳米颗粒,由于具有可控的荧光光谱(PL)、电致发光光谱(EL)等独特的光学性质[1-4],在发光二极管(LEDs)[5-6]、生物标记[7]、激光[8]、太阳能电池[9]等领域有着重要的基础研究意义和应用研究价值。

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极管、光信号传输等有着非常广泛的用处[1~4]. 不同半 导体纳米材料的三阶光学非线性被频繁报道, 比如掺杂 在玻璃体系、 有机溶剂体系等体系中的半导体纳米材料,
国家自然科学基金(Nos. 50772075, 50972107)、 浙江省重点科技创新团队(No. 2009R50010)、 浙江省自然科学基金重点基金(No. Z4110347)和温州市科 技局计划(No. G20090082)资助项目.
(a College of Chemistry and Materials Engineering, Wenzhou University, Wenzhou 325035) (b College of Materials Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092)
Abstract Cu-In-S nanocrystals (CIS NCs) were prepared by thermolysis of a mixed solution of copper(II) acetylacetonate [Cu(acac)2], indium stearate [In(St)3], and dodecanethiol (DDT) in noncoordinating solvent 1-octadecene (ODE) at 250 ℃ for 50 min. The diameter of rod-like CuInS2 nanocrystals was about 2 nm, and the length of 70 nm. The microstructure of CIS NCs was determined to be of the tetragonal phase. The microstructure, morphology, and phase constituents of the CIS NCs were examined using diverse techniques including X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The third-order optical nonlinearities of rod-like CIS NCs in n-hexane were studied by Z-scan technique at a wavelength of 770 nm. The results showed that the third-order optical nonlinear refractive index γ, absorption coefficient β, and susceptibility - - - χ(3) were determined to be 1.76×10 17 m2/W, 7.95×10 11 m/W, and 8.60×10 12 esu, respectively. Keywords CuInS2; nanorod; Cu(acac)2; third-order optical nonlinear; Z-Scan
No. 23

丽等:CuInS2 纳米晶的结构、形貌与光学性能研究
温州 325035) 上海 200092)
采用 A-Pot 法, 以乙酰丙酮铜[Cu(acac)2]为铜源, 硬脂酸铟[In(St)3]为铟源, 正十二硫醇(DDT)为硫源和稳定剂, 1-
十八烯(ODE)为溶剂, 在 250 ℃条件下, 反应 50 min, 合成了 CuInS2 粉体. 用 X 射线粉末衍射仪(XRD)、 透射电子显微 镜(TEM)、能量分散光谱仪(EDS)、X 射线光电子能谱(XPS)等对粉体的结构、形貌、相组成进行表征. 结果表明: 产物 为四角晶系的黄铜矿结构, 棒状 CuInS2 纳米晶的直径为 2 nm, 长约 70 nm. 通过 Z-Scan 技术对分散在正己烷中 CuInS2 纳米棒的三阶光学非线性进行测试, 在入射波长为 770 nm 的条件下, 得出三阶光学非线性折射率 γ、三阶光学非线性 吸收系数 β 以及三阶光学非线性极化率 χ(3)分别为 1.76×10-17 m2/W, 7.95×10-11 m/W 和 8.60×10-12 esu. 关键词 CuInS2; 纳米棒; 乙酰丙酮铜; 三阶光学非线性; Z-Scan
半导体纳米材料由于本身的量子限效应获得可变 的光学吸收、发射以及三阶光学非线性, 使得半导体纳 米材料在科学以及技术领域方面如太阳能电池、发光二
* E-mail: xiangweidong001@ Received June 21, 2011; revised August 5, 2011; accepted August 15, 2011.
Structure, Morphology and Optical Properties of CuInS2 Nanocrystals
Feng, Lia Liang, Xiaojuana Yang, Fana Zhong, Jiasongb Xiang, Weidong*,a,b Wang, Yuna
2011 年第 69 卷 第 23 期, 2870~2876
化 学 学 报
ACTA CHIMICA SINICA
Vol. 69, 2011 No. 3, 2870~2876·研究论文·
CuInS2 纳米晶的结构、形貌与光学性能研究
冯 丽a 梁晓娟 a
b

帆a
钟家松 b

芸a
向卫东*,a,b
(a 温州大学化学与材料工程学院 ( 同济大学材料科学与工程学院 摘要
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