半导体纳米晶
2023年纳米晶材料行业市场需求分析
2023年纳米晶材料行业市场需求分析纳米晶材料是一种新兴的材料科学领域，具有很强的应用潜力，其市场需求也在不断增加。
本文将从以下四个方面分析纳米晶材料行业市场需求。
一、电子行业电子行业对纳米晶材料的需求主要集中在显示器、半导体和太阳能电池等领域。
在显示器方面，采用纳米晶材料作为荧光材料，可以使显示器的亮度和色彩的饱和度都有提高，同时还可以降低能耗。
在半导体方面，纳米晶材料可以用来制作高电导率、高热导率、高导磁率的材料，例如高频电路中的铁氧体，以及用于制造金属导线的铜纳米线等。
在太阳能电池方面，纳米晶材料可以作为太阳能电池的光学增强剂，提高太阳能电池的光转换效率。
二、医疗领域纳米晶材料在医疗领域的应用主要集中在药物传递和生物成像方面。
纳米晶材料的纳米尺寸可以使其在生物体内具有更好的渗透性和选择性，从而实现药物的靶向传递和释放。
此外，纳米晶材料还可以用于生物成像，例如通过修饰表面或内部荧光基团的方式，在基于纳米颗粒的生物成像技术中起到了非常重要的作用。
三、能源领域纳米晶材料在能源领域的应用主要集中在储能和催化方面。
在储能方面，纳米晶材料可以用于制造高性能的锂离子电池、超级电容器和燃料电池等，从而提高能源的储存和利用效率。
在催化方面，纳米晶材料可以作为催化剂用于液体燃料电池、催化剂还原剂、催化裂化反应、光催化等方面，从而提高有效利用各种能源的效率。
四、环保领域纳米晶材料在环保领域的应用主要集中在油污清理和水污染治理方面。
纳米晶材料可以用于制造吸油海绵、油污清理剂等，对于海洋油污清理和工业油污治理非常有帮助。
在水污染治理方面，纳米晶材料可以用于污水处理和饮用水净化，例如通过纳米纤维和纳米孔隙的形成，使水中的污染物得到更好的过滤和去除。
总之，纳米晶材料应用领域广泛，市场需求也在不断增加。
在未来，随着技术的不断发展，纳米晶材料的应用领域和市场需求也将持续扩大。
胶体半导体纳米晶体
胶体半导体纳米晶体胶体半导体纳米晶体，作为一种新型的材料，在科学与技术领域引起了广泛的关注。
它具有独特的光电性质和结构特征，因此在光电器件、生物医学、能源存储等领域具有重要的应用前景。
胶体半导体纳米晶体是由纳米尺寸的半导体颗粒组成的固体材料。
它们通常通过溶液法合成，将金属盐和表面活性剂添加到溶剂中，并利用热解或光解等方法控制颗粒的尺寸和形状。
这种合成方法简单易行，能够制备出高纯度、可控性强的纳米晶体。
胶体半导体纳米晶体的光电性质十分引人注目。
由于纳米尺寸的限制，胶体半导体纳米晶体展现出量子尺寸效应，使得其带隙能级发生蓝移，从而呈现出可调控的光学特性。
另外，纳米晶体具有巨大的比表面积，这使得它具有良好的光催化性能和电荷传输特性。
在光电器件方面，胶体半导体纳米晶体被广泛应用于太阳能电池、光电探测器等器件中。
由于其具有高光吸收率和较高的载流子迁移率，太阳能电池中的纳米晶体材料能够有效提高光电转换效率。
同时，纳米晶体也可用于制备高性能的光电探测器，利用其高灵敏度和快速响应时间，实现对光信号的高效检测。
在生物医学领域，胶体半导体纳米晶体被广泛应用于生物标记物、生物成像和药物传递等领域。
纳米晶体的独特的荧光性质和生物相容性使得其成为一种理想的生物材料。
它可以通过特定功能化的表面改性，实现对靶向生物分子的高灵敏度检测和定位。
另外，在生物成像方面，纳米晶体可通过调节其尺寸和组分来实现多模态成像，为生物医学研究提供了强有力的工具。
能源存储也是胶体半导体纳米晶体的重要应用领域之一。
由于其高比表面积和可调控的电子结构，纳米晶体被广泛应用于超级电容器和锂离子电池等能量储存装置中。
由于纳米晶体材料具有优异的电化学性能和高效的离子传输特性，能够实现高效的能量存储和释放。
总的来说，胶体半导体纳米晶体作为一种新型材料，具有广泛的应用前景。
尽管在合成方法、性能优化和应用推广等方面还存在许多挑战，但相信随着科学技术的不断发展和进步，胶体半导体纳米晶体将为我们带来更多的突破和创新，为人类社会的发展做出新的贡献。
半导体纳米晶和量子点
半导体纳米晶和量子点是当前研究最为热门的材料，它们具有非常独特的电子结构和光学性质，因此在各种器件中被广泛应用。
本文将着重讨论的制备方法、电子结构和应用。
一、半导体纳米晶的制备方法半导体纳米晶制备的主要方法包括溶胶-凝胶法、气相生长法、电化学法、离子束溅射法等。
其中溶胶-凝胶法是最常用的方法之一，它利用溶胶（即溶解后未结晶的物质）与凝胶剂（例如乙二醇、聚乙烯醇等）反应制备纳米晶。
气相生长法则是制备质量较高的半导体纳米晶的重要手段。
这种方法通常涉及半导体材料的反应蒸发、热分解和CVD等过程，因此所得产品的晶格结构和纯度非常高。
二、半导体纳米晶的电子结构半导体纳米晶的电子结构是与其尺寸密切相关的，因为它们的空间限制导致均匀构成物的能级阻塞发生变化。
由于其体积非常小，半导体纳米晶的能量结构具有与传统宏观粒子不同的性质，属于一种新型的量子结构。
纳米晶越小，固有的能量末端态与价带顶端态之间的能隙就越大。
这种能隙的增大意味着半导体材料在吸收或释放光子时所需的能量更高，因此它们表现出不同的光谱、吸收和发射特性。
此外，半导体纳米晶的电子能级结构还直接影响它们在不同器件中的应用。
三、量子点的制备和特性量子点是具有非常小尺寸的半导体纳米结构，其直径通常在1-10nm量级。
量子点非常独特，因为它们的电子能级比宏观物质更容易受到限制，因此其能级结构也发生了变化。
由于量子点受到限制，导致非常少量的电荷就可以显著地影响其电学性质。
该特性使得量子点被广泛应用于特定应用，例如光电器件、生物传感、荧光探针等。
量子点的制备方法主要有溶液法、气相生长法、电化学合成法等。
溶液法是其中应用最广泛的方法之一，它可以通过对不同物质溶液的控制，来调节量子点的大小和电学性质。
气相生长法通常用于生长较大直径量子点。
此外，电化学合成法则利用电极电势变化来控制量子点的合成，制备的量子点比溶液法得到的更为可控。
四、量子点的应用量子点在光电子学和生物学等领域中被广泛应用。
W18O49纳米晶的结构可控制备及光催化性能研究
W18O49纳米晶的结构可控制备及光催化性能研究W18O49纳米晶的结构可控制备及光催化性能研究摘要：W18O49纳米晶是一种独特的半导体材料，具有较高的光催化性能。
本文通过文献资料的综述，详细介绍了目前W18O49纳米晶的制备方法及其结构的可控性。
同时，文章对W18O49纳米晶的光催化性能进行了实验研究，并分析了其机理。
结果表明，通过合适的制备工艺可实现W18O49纳米晶的结构可控制备，进而对其光催化性能进行调控，提高其催化效率。
关键词：W18O49纳米晶；结构可控；制备方法；光催化性能1. 引言随着环境污染的日益严重，光催化技术作为一种无污染、高效能的处理方法备受关注。
在光催化过程中，光催化剂的性能直接影响其催化效率。
近年来，W18O49纳米晶作为一种新颖的光催化剂，引起了广泛的研究兴趣。
然而，W18O49纳米晶的可控制备及其光催化性能还有待研究和探索。
本文旨在通过对W18O49纳米晶的结构可控制备及其光催化性能的研究进行总结和分析，为进一步改进光催化技术提供理论指导。
2. W18O49纳米晶的制备方法目前，W18O49纳米晶的制备方法主要包括物理方法和化学方法两种。
物理方法包括热蒸发法、物理气相沉积法等，化学方法包括溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法等。
根据目标应用的不同，选择合适的制备方法可以实现W18O49纳米晶的结构可控制备。
热蒸发法是一种常用的物理方法，可以通过控制沉积温度、沉积时间和沉积压力等参数来调控纳米晶的结构尺寸和形貌。
物理气相沉积法则可以通过调节沉积时的反应温度和气氛组成来控制纳米晶的结构。
溶胶-凝胶法是一种常用的化学方法，通过调控溶胶和凝胶的浓度、沉积温度和沉积时间等参数，可以实现W18O49纳米晶的结构可控制备。
水热法则可以通过调节反应温度、反应时间和反应溶液的pH值等条件来控制纳米晶的结构。
气相沉积法是一种快速制备W18O49纳米晶的方法，可以通过控制反应温度和反应气氛等参数来调控纳米晶的结构。
用于微生物体标记的CdTe半导体纳米晶超声波水相合成
１ 实验 部分
１ １ 试 剂与 仪器 ．
罗丹 明 ６ 纯度 ９ ％ ， ｌｒ ｈ ； Ｇ（ ９ Ａｄｉ ） 巯基 乙酸 （ ｌｒ ｈ Ｖ分 装 ） 碲粉 （ 级纯 ， 度 ９．９ ％ ，国 ｃ Ａｄｉ 进 １ ｃ ； 优 纯 ９９９
产分装） 硼氢化钠 （ ； 分析纯 ， 上海化学试剂公司） 四水硝酸镉 （ ； 分析纯 ， 上海亭新化工试剂厂） 高纯 ． 氩气（ 纯度 ９ ．９ ， ９ ９％ 长春市氧气厂） ．实验所用水为电阻率大于 １ Ｍ ・ ｍ的高纯水． ８ Ｑ ｃ 江苏 昆山 Ｋ —Ｏ Ｄ Ｑ ＩＯ Ｅ超声 波清洗 器 （ ０ｋ ｚ １０Ｗ） 上海理 达 Ｐ Ｂ ４酸度 计 ； 国 Ｐ ｒｉ ｌ ｅ— ４ Ｈ ， ０ ； Ｈ － 美 ｅｋｎＥｍ ｒ
刘 岩 ，周建光 沈启慧 一， ，于东 ， 金 丽 ，范宏 亮 金钦 汉 ， ＇
（ ．吉林大学吉林 省光谱分析仪器工程技术 中心 ， １ 化学学 院，长春 １０ ２ ； ３ ０ １
２ ．浙江大学分析仪器研究中心 ， 杭州 ３０ ５ ； １０ ８ ３ ．吉林大学无机合成与制备化学 国家重点实验室 ， 化学学院 ， 长春 １０ １ ； ３０ ２ ４ ．吉林大学第一临床医学院感染科 ， 长春 １０ ２ ） ３０ ３ 摘要 利用超声波法制备高质量 Ｃ Ｔ ｄ ｅ半导体 纳米 晶体 ，采用该 方法不 仅降低 了实验 成本 ，简化 了实验 流
由于 Ｃ Ｔ 纳 米 晶体 （ Ｃ ） 有尺寸 可调 的光致 发光特 性 ， ｄｅ Ｎ ｓ具 近年来 已引起许 多 研究人 员 的兴 趣 ， 尤 其 是在生 命科学 领域 ，已将其作 为荧 光探针 进行 了癌细胞 的标 记 ＿２、活体 成像 ．和 Ｄ Ａ测 序 等 ． １ Ｊ ｌ ４ Ｎ 因此 ， 探索合 成具 有高量 子产率 、低半 峰 宽及 荧 光 波长 覆盖 范 围广等 特 点 的高质 量 Ｃ Ｔ Ｃ ｄｅＮ ｓ的方 法 已成 为许 多材 料科 学工作 者 的研究 目标 ． 在合成 Ｃ Ｔ Ｃ ｄ ｅＮ ｓ的各 种方法 中 ， 虽然 采 用金 属有 机 化 合物 合 成法 制得 的纳 米 晶体 质 量 好 ， 这 但 种合 成方法 的试剂 毒性 大 ， 反应 条件苛 刻 ， 且 得到 的纳 米 晶体 不溶 于 水 ，需要 表 面修 饰 才能 用 于生 物
II-V 族半导体纳米晶体材料
被Gaponik
等人进一步发展, 他们采用改 进的方法合成了CdTe, HgTe 及具有核壳结 构的量子点纳米晶体.截至到目前, 这种方 法已经合成了CdS,CdSe, CdTe, 与HgTe等 纳米晶体. 虽然这种方法能够较大批量的合 成量子点, 但反应温度低, 产物结晶差, 得到的量子点发光效率较低, 因此采用高沸 点有机溶剂的热注入方法在1990 年应运而 生.
最近的研究结果表明Cd3P2
纳米晶的带隙发 光机制主要来自于晶体内部浅层的“暗电子 态”, 通过表面修饰, 表面诱捕非辐射跃 迁受到抑制, 以此可以提高Cd3P2 纳米晶的 带隙发光.
合成方法
最早报道II-V
半导体纳米晶合成的是1960 年Haacke 采用镉与红磷在维克瓶中合成得 到, 反应温度500°C. 此后, Henglein 与 Weller 等人将II-V纳米晶体的合成引入到 水体系, 在含有保护剂的碱性溶剂中通入 PH3, H3As 及H2S, Cd 源为高氯酸镉水溶液, 保护剂是六甲基偏磷酸.
禁阻辐射：所谓禁阻就是指电子跃迁时跃迁
前后的轨道空间分布有较大差异，往往是位 置上不重合，造成虽然跃迁所需的能量并不 高，但跃迁的概率仍然很低，体现在紫外吸 收上就是本来吸收的波数较低，所需的能量 较小，跃迁应该更容易些，但实际上吸光度 反而很小。
小组成员： 徐映嵩、王哲飞、任会权
II-V 族半导体是由第二副族元素(Zn, Cd) 与第五主族元素(N, P, As 等)形成的化合物. II-V 半导体纳米晶体(亦称量子点)具有禁带 窄、Bohr 半径大、电子有效质量小、通过 改变量子点尺寸, 能够实现宽波段发光, 较IIVI 材料, 其具有更多的共价键成分, 性质稳 定等优点, 是应用于太阳能电池、生物标记 及LED 的理想材料.
半导体纳米晶体的制备与调控
半导体纳米晶体的制备与调控半导体纳米晶体是一种具有巨大应用前景的新材料，其尺寸在1-10纳米之间，具有优异的光电性质和表面活性，被广泛用于生物、电子、光电等领域。
如何制备和调控纳米晶体是目前研究的热点与难点之一。
一、纳米晶体的制备方法目前，纳米晶体的制备方法主要有几种：溶胶-凝胶法、热力学法、电化学法等。
1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种渐进法，通过控制氧化物的水解、缩合反应，使其形成纳米晶体。
其制备原理为：将金属或半导体离子溶解在溶剂中，控制反应条件，形成凝胶体系，然后在高温或其它条件下，转化为纳米晶体。
2. 热力学法热力学法不需要模板或表面改性，它通过控制实验条件来形成纳米晶体。
其制备原理为：将金属或半导体离子在溶液中反应，控制溶液的温度、PH等参数，使其形成纳米晶体。
3. 电化学法电化学法是利用电化学反应产生的界面电势和电化学过程导致的物质输运效应，来制备纳米晶体。
其制备原理为：将金属或半导体离子通过电化学反应在电极表面生成同质或异质纳米晶体。
二、纳米晶体的调控方法1. 复合法复合法也称为杂化法，是指将某些化合物或功能化物质复合到纳米晶体表面或内部，通过改性来调控其性能。
复合法的优点是可增强纳米晶体的光电响应性能、纳米晶体表面活性等。
2. 表面改性法表面改性法是一种直接对纳米晶体表面进行改性、修饰的方法，可以通过表面修饰剂（如PEG、羧酸、二氧化硅等）对纳米晶体表面进行化学修饰，以达到改善其分散性、稳定性和溶解性等目的。
3. 生长控制法生长控制法是一种对纳米晶体成核、生长过程进行调控的方法。
目前主要有两种方法：一是通过控制温度、反应时间、反应物比例等，改变纳米晶体的形貌、尺寸等性质；另一种方法是通过添加某些功能性分子来控制其生长过程，达到对纳米晶体性能的调控。
三、应用前景半导体纳米晶体具有极高的应用潜力。
其在高清显示、生物传感、信息存储、光电器件、生物成像、环境监测等领域有着广泛的应用前景。
纳米材料思考题
纳米材料思考题1【1】简述纳米材料具有的几种纳米效应。
【2】半导体纳米晶表现出随尺寸减小吸收和发射光谱蓝移的现象，解释这是由于哪种纳米效应引起的。
【3】简述扫描隧道电子显微镜（STM）是基于哪种纳米效应及工作原理。
【1】(1)小尺寸效应：当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应。
(2)表面效应：指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。
(3)量子尺寸效应：是指当粒子尺寸下降到某一数值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象。
当能级的变化程度大于热能、光能、电磁能的变化时，导致了纳米微粒磁、光、声、热、电及超导特性与常规材料有显著的不同。
(4)宏观量子隧道效应：当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势垒。
近年来，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。
【2】半导体纳米晶表现出随尺寸减小吸收和发射光谱蓝移的现象，是由量子尺寸效应引起的。
对于半导体纳米晶材料来说，当该纳米晶的颗粒的尺寸逐渐减小到该对应材料激子的波尔半径时，便会出现的量子尺寸效应。
根据能带理论，当某种合成的材料的尺寸已经低于某个临界值时，电子在该材料中的运动便一定会受到某种三维的限制，即电子的能量在三个不同的维度方向上的量子化。
这种三维的限制，导致该材料中的电子运输无论是在距离上还是维度上都受到了极大的限制，而该材料中的电子的平均自由程便无疑所以由于在该纳米晶材料中的载流子（即电子或者空穴）在纳米晶材料中的运动受到了很多限制，从而导致了其载流子动能的增加，进而相应的能带的结构，也从体相的连续的能带式结构，改变成为了类似于分子的准分裂的能级结构。
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第一章绪论
近数十年以来,纳米科学技术得到了极为迅速的兴起和发展,并越来越受
到各界科学家和科研工作者的关注,逐渐成为目前最为活跃的前沿学科领域之
一。
最近几年来,由于不断深入的理论支持研究和各种各样的制备与表征手段
的改进发展,以及扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等高
端测试仪器的广泛使用,纳米材料的许多奇异的性质逐渐显露在人们面前,展
现出它在化工环保方面、医药健康方面、电子信息方面、能源动力方面等诸多
方面的广阔的应用前景,纳米科学技术已经发展成为21世纪的占据主导地位的
新型技术之一。
1.1半导体纳米晶简介
纳米材料,又常常被人们所称之为纳米结构材料,我们一般可以从两个不
同的角度和方面,对该材料进行定义:从第一方面来说,当一种材料的尺寸,
处于纳米的尺度范围内,即1到100纳米之间,并且在三维空间中,至少在一
个维度上是这样的;从另外一个方面来看,该材料因为其物理尺度上尺寸的减
小,从而使该材料与之对应的物理性能和化学性质,相对于同材料的块体材料
而言,发生了显著变化。
其实,从十九世纪60年代,"胶体化学"诞生的时期
开始,许多的科学工作者便开始了对纳米材料的探讨和研究,只是在那时,尺
寸为一到一百纳米的弥散粒子,被称之为胶体。
而纳米科学技术的正式提出,
是直到二十世纪的1959年时,在美国的物理学会曾经一次召开的会议上[1]。
之后,扫描隧道电子显微镜(STM),在1982年时,被G. Buning和H. Robrer所发
明创造出来了。
由于扫描隧道电子显微镜(STM)的出现和使用,使人们能够在纳
米的尺度范围内,直接的观察和操纵原子的功能得到了实现,而该项发明也极
大的推动了纳米科学技术的快速的发展与兴起。
综上所述,纳米科学技术的研
讨和探究,使人们能够通过直接的作用于原子和分子的排布,从而创造出具有
全新的功能性新物质,并且,这将同时、同样的标志着,人类改造自然的能力
己经拓展到了原子和分子的水平[1]。
纳米材料中,纳米晶材料是不可忽视的一员。
当一种金属或半导体的颗粒
粒度半径小于该材料的激子的玻尔半径时,我们将之称为纳米晶体材料.通常
情况下,对于半导体材料而言,我们也习惯将之称之为半导体纳米颗粒,或者
半导体纳米晶。
在过去,很多时候也曾存在着纳米量子点、纳米超微粒、纳米
量子球或者纳米微晶等等各种不同的称呼和定义[2]。
由于纳米晶材料拥有比较特殊的结构、异于寻常的物理性能和化学性质,所以,在今天,纳米晶材料在光
电器件生产应用领域、生物医药生产应用领域、信息技术生产应用领域以及化
工生产应用领域等诸多方面都具有着非常重要的、不可小觑的应用前景,而越
来越多的广大科学工作者也对其显现出极大的科研兴趣,纳米晶材料已经成为
物理领域、化学领域、生物领域和材料等领域的研究热点之一。
时至今日,已
研究的纳米晶材料,涵盖了磁性型纳米晶材料(Co, Fe304)、贵金属型纳米晶材
料(Au, Pt)、半导体型纳米晶材料(CdSe, ZnS)、金属单质型纳米晶材料(Fe, Ni) 和氧化物型纳米晶材料(Ti02, Zr02)等诸多类型。
在以上诸多类型的材料之中, 半导体纳米晶材料,也可以被称之为半导体量子点材料,在众多纳米材料中,
尤为引起诸多科研工作者的注意。
迄今为止,经过诸多科学家的努力,己经成
功的制备出了各种形貌的半导体纳米材料,其中包括半导体纳米点型材料、半
导体纳米带型材料、半导体纳米线型材料、半导体纳米管型材料、半导体纳米
薄层型材料等等,通过各种验证,发现了半导体纳米材料的、许多的、与常规
半导体材料不尽相同的奇异的物理性能和化学特性。
就如今半导体纳米晶材料
的制备来看,目前已经制备出的半导体纳米晶材料,主要包含在以下几个大类
中:(1)IV族半导体纳米晶材料,如Si、 C。
(2)III-V族半导体纳米晶材料,如InAs、GaSb、 InP等半导体纳米晶材料。
(3)n-VI族半导体纳米晶材料,如CdSe、 CdS、CuSe、 ZnSe、 ZnS等半导体纳米晶材料。
(4)V-VI族化合物半导体纳米晶,如AsTe、SbS3、AsS3等半导体纳米晶材料。
(5)多元化合物半导体纳米晶,如CuInSe2、CuInGaSe. CuInSs等半导体纳米晶材料。
半导体纳米晶材料包含了许许多多的
未知的化学过程和奇特的目前无法解释的物理现象,所以伴随着半导体纳米材
料制备技术的不断的改进和发展,半导体纳米材料的优良的光谱特征,以及其
优良的光化学稳定性,并将使该材料在物理研究、化学研究、生物研究以及医
学研究中,展现出其极大的广阔的应用前景,而对半导体纳米材料的研究,也
已经引起了整个科学界的广泛的关注与兴趣。
1.2半导体纳米晶的基本特性
1.2.1量子尺寸效应
对于半导体纳米晶材料来说,当该纳米晶的颗粒的尺寸逐渐减小到该对应材
料激子的波尔半径时,随之而来的,便会出现所谓的量子尺寸效应。
众所周知,
根据已知的能带理论来说,当某种合成的材料的尺寸已经低于某个临界值时,
电子在该材料中的运动便一定会受到某种三维的限制,即电子的能量在三个不
同的维度方向上的量子化。
这种三维的限制,导致该材料中的电子运输无论是
在距离上还是维度上都受到了极大的限制,而该材料中的电子的平均自由程便
无疑所以由于在该纳米晶材料中的载流子,即电子或者空穴,在纳米晶材料中的运
动受到了很多限制,从而导致了其载流子动能的增加,进而相应的能带的结构,
也从体相的连续的能带式结构,改变成为了类似于分子的准分裂的能级结构[6],
举例来说,金属材料的费米能级附近的电子的能级,可以由准连续的能级分裂
成为不同的分立的能级,而半导体纳米晶材料中存在着最高的、不连续的、被
占据的分子轨道能级,以及最低的、未被占据的分子轨道能级,这样从而使其
能隙发生变宽的现象,这些现象都可以被称为是量子尺寸效应[6'7]。
半导体纳米
晶材料的在吸收带边上的可能发生的蓝移现象,是量子尺寸效应在该材料上的
一个突出表现。
一些有代表性的半导体纳米晶材料,如硫化镉、硒化镉、磷化
铟等,都曾经表现出了这一明显的、典型的光谱特征。
举例来说,伴随着纳米
晶材料颗粒粒径的减小,由于量子尺寸效应的显现,该材料的吸收波波长和发
射波波长均可看到明显的向其短波方向移动,图1.2.1中可以看到,不同的粒径
大小的CdSe纳米晶颗粒的荧光发射光光谱图和紫外-可见吸收光光谱图,从图
中不难看出,紫外可见吸收光谱和荧光光谱的发射峰的位置,均是伴随着材料
颗粒粒径的减小,而向着短波的方向发生蓝移的现象。
值得关注的是,对于这
些纳米颗粒而言,他们的化学组成以及晶体类型结构并不会随着它们的尺寸减
那么该球形颗粒的表面原子总数将占总数的百分之五十,而当其粒径为2纳米
时,那么它的表面原子总数将增加到百分之八十。
面对如此庞大的比表面积,
它的键态将出现严重的失配现象,球形颗粒的表面将出现许多的活性中心,球
形颗粒表面将出现一种非化学平衡,而这种表面能的急剧增加的现象,使得该
纳米体系的物理化学性质,与化学平衡的体相材料相比,便出现了极大的差别。
而我们利用这种性质,可以将半导体纳米晶材料制备成为一种有高效催化性、
催化性或光电转换性的新型材料等[8]。
因此,如何有效的、可控制的调节纳米
晶颗粒的表面,从而达到改善其纳米晶的物理、化学性能的目的,便成为了一个重要的、有深远意义的研究课题。