量子点的制备方法
量子点和量子线的制备与表征

量子点和量子线的制备与表征近年来,量子点和量子线作为新型材料备受瞩目,广泛应用于电子学、光学、能源等领域。
然而,它们的制备和表征仍然是一个挑战性的任务。
本文将介绍量子点和量子线的制备和表征方法,并探讨其应用前景。
一、量子点的制备和表征量子点是一种纳米级别的材料,一般指直径小于10纳米的半导体微晶体,其电子结构具有三维限制的原子级别精度。
制备量子点的方法主要有以下几种:1. 化学合成法化学合成法是制备量子点的一种经典方法。
该方法通过溶液反应合成半导体微晶体,并将其生长在载体上。
根据反应条件的不同,可以制备不同形状和尺寸的量子点。
此外,化学合成法还可以在微晶体表面修饰有机分子,以改变其表面性质和荷电状态,从而调控其光学和电学性质。
2. 气相沉积法气相沉积法是制备纳米材料的另一种重要方法。
该方法通过将半导体材料蒸发到高温反应炉中,并通过化学反应形成微晶体。
这种方法可以制备高纯度、晶格有序的量子点,并可以控制其表面形貌和结构。
制备好的量子点需要进行表征,以评估其物理和化学性质。
常用的表征方法包括:1. 光谱分析法光谱分析法主要包括紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和红外光谱等。
这些方法可以研究量子点的能带结构、激发态和表面修饰等参数。
2. 显微镜观察法显微镜观察法主要包括透射电子显微镜和扫描电子显微镜等。
这些方法可以直观地观察量子点的形貌、尺寸和结晶质量等参数。
二、量子线的制备和表征量子线是一种内嵌有高电子密度的半导体纳米线。
相比于量子点,其在一维方向上具有更加优异的电学和光学性质。
制备量子线的方法主要有以下几种:1. 气液固三相生长法气液固三相生长法是制备量子线的一种经典方法。
该方法通过在固态基底上刻蚀金属体,再在芯片上生长半导体材料,形成内嵌的量子线。
根据生长条件的不同,可以制备不同形状和尺寸的量子线。
2. 氧化铝膜模板法氧化铝膜模板法是制备量子线的另一种重要方法。
该方法通过在金属基底上涂覆一层氧化铝膜,并利用裸露的孔洞作为反应模板在孔洞中生长半导体材料,形成内嵌的量子线。
量子点的制备及光学性质调控

量子点的制备及光学性质调控量子点(Quantum Dots,QD)是由于其独特的光学、电学和物理学性质而备受关注的半导体纳米材料。
它以其小的尺寸和可控性能,能够在材料研究和半导体应用中发挥极为重要的作用。
因此,人们对于量子点的制备技术和光学性质的调控已成为热门的研究方向之一。
1.制备方法通常来说,制备量子点的方法主要有两种:溶胶-凝胶法和有机气相沉积法。
1.1 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法又称为化学还原法,其原理是基于溶胶化学反应,通过乙二醇、三乙醇胺、水和一些金属盐溶液进行反应,制备出具有半导体性质的纳米晶体。
这种方法的优点是不需要高温反应,不影响材料的光学和电学性质,成本较低。
但其缺点是,制备量子点质量不够稳定,容易控制,而且对材料尺寸控制难度大。
1.2 有机气相沉积法有机气相沉积法是一种晶化方法,其原理是通过化学气相沉积技术,将气态前体分子在加热状态下在基底表面沉积形成纳米晶体。
这种方法的优点是需要的设备较简单,制备出的样品尺寸有较好的控制性和可重复性,同时适用于多种不同的基底上扩展应用。
但是其缺点是制备成本较高,需要较高的技术水平。
2.光学性质调控量子点具有各种各样的光学性质特征,其中最重要的是吸收和荧光。
利用这些性质,研究人员可以调控量子点的光学性质,以满足不同的应用需求。
具体有以下几种方法。
2.1 表面修饰通过表面修饰,可以改变量子点表面的化学环境,同时改变与量子点间发生的外部相互作用。
例如,在量子点表面引入新的官能基团,可以使它们更加稳定,在溶液中减少聚集现象,提高其荧光效率,并可以用于荧光传感器和光子推动器的制备。
2.2 尺寸效应根据量子点的直径,能够调控量子点的荧光颜色和光谱峰值。
因此,通过调整量子点的尺寸,可以使其呈现不同的颜色,并用于标记和追踪种类和生物分子的研究领域。
2.3 带结构工程针对客户需求,可以设计适合特定应用的QD荧光波长,通过福克重组,在量子点中进一步调理特殊荧光效率,提高单个个体的亮度。
量子点的合成

量子点的合成量子点的合成__________________________量子点是一种新型的材料,它具有独特的光学特性和可调整特性,可用于多种应用,例如激光器、传感器、生物成像和显示器等。
量子点的合成是一个非常具有挑战性的过程,它要求高精度的控制,而且合成过程非常复杂。
一、量子点的化学制备量子点化学制备是量子点合成的主要方法,它是通过利用化学反应,将原料中的金属元素转化成量子点的一种方法。
该反应通常使用碱性条件下的高温水溶液,在反应的过程中,金属元素会形成一些复杂的物质,最终会形成量子点。
二、表面修饰量子点表面修饰是改变量子点表面特性,使量子点具有更好的光学性能的一种方法。
通常使用表面修饰剂来改变量子点表面特性,使量子点有更好的光学性能,从而更好地满足应用要求。
三、光谱分析光谱分析是利用物质对光的反射、吸收、散射和折射来测试物质性质的一种方法,在量子点合成过程中也可以应用这一方法,以测试量子点的特性。
通过光谱分析,可以测出量子点的形态、尺寸、形貌以及其他物理性质,从而进一步控制量子点合成过程,使其更好地满足应用要求。
四、其他方法除上述三种方法外,还有一些其他方法可以用于量子点合成。
例如,利用物理方法,如凝胶法、催化水合反应法、包覆法、共沉淀法和气相法等;也可以利用生物方法,如分子印迹法、蛋白质包覆法、生物合成法和微生物合成法等。
五、应用前景随着量子点合成技术不断发展,量子点在很多领域的应用将会得到广泛的应用。
例如,量子点可用于生物成像、生物传感器、显示器、光学传感器、光电子学和太阳能电池等领域。
随着进一步发展,量子点将会在许多新兴应用领域得到广泛使用。
总之,量子点是一种新型材料,它具有独特的光学特性和可调整特性。
目前,已有多种方法可以用于量子点合成,它们不仅能够使量子点具有优良的光学性能,而且能够使量子点具有优异的功能性能。
因此,随着相关技术的不断发展,量子点在许多领域的应用将会得到广泛使用。
量子点材料的制备与应用方法详解

量子点材料的制备与应用方法详解引言:量子点材料是一种具有特殊结构和性质的纳米材料,具有较小的尺寸和独特的能带结构,显示出许多与其体态材料截然不同的特性。
随着纳米科技的发展,量子点材料的制备与应用成为研究热点之一。
本文将详细介绍量子点材料的制备方法以及在不同领域的应用。
一、量子点材料的制备方法1. 热分解法热分解法是制备量子点的一种常用方法。
通过控制反应温度、反应物浓度和存在的保护剂等条件,可以合成出具有一定尺寸和形态的量子点。
该方法简单易行,适用于制备不同成分的量子点材料。
2. 水相法水相法是通过溶液反应来制备量子点材料的方法。
在适宜的条件下,通过溶液中的化学反应,可以形成稳定且具有一定尺寸的量子点。
相比于其他方法,水相法在环境友好性和生物相容性方面具有优势。
3. 气相沉积法气相沉积法是一种以气体为反应介质,在高温和高真空条件下制备量子点材料的方法。
通过选择合适的前体材料和反应条件,可以制备出高纯度、高结晶度的量子点。
气相沉积法适用于制备大量的量子点,但对实验条件要求较高。
二、量子点材料的应用1. 光电领域量子点材料在光电领域有广泛的应用。
由于量子点具有优异的光学性质,如量子尺寸效应和宽禁带结构,可以用于制备高效的光电转换器件,如太阳能电池和光电探测器。
此外,量子点材料还有望在显示技术中替代传统的液晶显示器,实现更高的分辨率和色彩饱和度。
2. 生物医学领域量子点材料在生物医学领域有诸多应用。
由于它们具有可调控的光学性质和较大的比表面积,可以作为生物标记物用于细胞成像和肿瘤治疗。
此外,量子点还可以用于药物传递和基因传递载体的设计,提高治疗效果。
3. 传感器领域量子点材料在传感器领域有巨大的潜力。
量子点具有尺寸效应和荧光性质,可以用于制备高灵敏度的传感器,如气体传感器、生化传感器和光学传感器等。
通过调控量子点的尺寸和组分,还可以实现多重信号的检测和分析。
4. 能源储存与转化量子点材料在能源领域有广泛的应用前景。
量子点的制备和应用

量子点的制备和应用1. 介绍在当今新材料的不断涌现中,量子点无疑是一种备受关注的材料。
量子点是一种尺寸在纳米级的半导体微粒,其性质既具有量子力学的特性,又有着传统半导体的特性,如大小可调、可控制的带隙和光电学性能。
因此,量子点在光电领域有着广泛的应用前景,如显示技术、生物成像、太阳能电池等领域。
在这篇文章中,我们将详细介绍量子点的制备方法、特性和应用。
2. 制备方法2.1 溶液法制备溶液法是一种相对简便、成本较低的量子点制备方法。
它将半导体材料蒸发至溶剂中形成固态量子点,常见的溶液法有热分解法、热溶液法和微乳液法等。
热分解法是将半导体材料和表面活性剂溶解在有机溶剂中,并通过控制温度和反应时间来形成量子点。
热溶液法与热分解法类似,不同之处在于热溶液法中的溶剂是高沸点的有机溶剂,可以控制反应的温度和压力,以改变量子点的尺寸和形态。
微乳液法是在水/油乳液中的胶束中形成量子点,采用表面活性剂来控制量子点的生长,具有优良的分散性。
2.2 气相成长法制备气相成长法是将半导体材料加热至高温,使其汽化后在气相中形成纳米结晶颗粒。
该方法通常使用硫化物或碲化物作为原料,使用化学气相沉积或物理气相沉积等气相过程来形成量子点。
2.3 离子束制备离子束制备是将离子束注入半导体材料中,使半导体材料的表面发生严重的局部能带变化,从而形成纳米结构。
离子束制备方法具有高效、可控和精度高等优点。
3. 特性3.1 大小调节由于量子点的大小与其能带结构和荧光性质直接相关,因此制备量子点的一个重要特点就是控制和调节量子点的大小和粒子数。
通过溶液法和气相成长法,可以轻易地控制和调节量子点的粒径和单分散性。
3.2 光学性质量子点具有广泛的光电学性质,其中最为显著的特性就是量子尺寸效应。
这种效应是指半导体微粒的大小与其能带结构紧密相关,从而产生与微粒大小相对应的光电学性质。
在量子点制备中,可以通过控制大小来调节其带隙的大小,从而获得不同波长的发射光谱。
量子点材料的制备方法与技巧

量子点材料的制备方法与技巧量子点材料是一种具有特殊量子效应的纳米材料,其在光电器件、生物成像和能源领域等方面具有广泛的应用潜力。
为了有效地制备出高质量的量子点材料,科学家们发展了许多制备方法和技巧。
本文将介绍一些常见的量子点材料制备方法,并详细探讨其中的一些关键技巧。
一、溶液法制备溶液法是制备量子点材料最常用的方法之一。
其基本原理是将金属前体离子溶解在有机溶剂中,然后通过控制反应条件使其发生核心-壳结构的自组装,形成具有特定尺寸和形态的量子点。
在溶液法中,关键的技巧之一是控制溶剂和前体物质之间的相互作用。
溶剂的选择对量子点的形貌和尺寸起到至关重要的作用。
常用的溶剂包括对甲苯、正十二烷和正辛醇等。
此外,前体物质的浓度和反应时间也是影响量子点形貌和尺寸的重要因素。
二、气相法制备与溶液法相比,气相法不需要有机溶剂,因此更容易大规模生产。
在气相法中,前体物质通常是金属有机化合物,在高温和高压条件下通过热解或气相沉积的方法制备量子点材料。
在气相法制备量子点材料时,关键的技巧之一是选择合适的载气。
载气对反应速率和量子点的尺寸和形貌有重要影响。
常用的载气包括惰性气体如氮气和氩气。
此外,反应温度和压力的控制也是制备高质量量子点材料的关键因素。
三、电化学法制备电化学法是一种通过电化学反应制备量子点材料的方法。
其基本原理是将金属前体物质溶解在电解质溶液中,然后通过电极反应产生量子点。
在电化学制备量子点材料时,关键的技巧之一是选择适当的电极材料。
常用的电极材料包括金、银和铂等。
此外,电解质溶液的浓度和电流密度也会影响量子点的形貌和尺寸。
四、控制生长条件无论是溶液法、气相法还是电化学法,控制生长条件对于获得高质量的量子点材料都至关重要。
在制备过程中,温度、时间、压力和浓度等参数的调控都会对量子点的形貌和尺寸产生影响。
此外,表面修饰是获得高质量量子点材料的重要技巧。
通过在量子点表面修饰功能化分子,可以提高其稳定性、光电转换效率和荧光量子产率。
量子点的合成和物性研究

量子点的合成和物性研究量子点是一种半导体纳米材料,具有许多优良的性质,如尺寸可调、光学性能优良、电子结构独特等,因此在传感器、显示技术、光伏领域等应用有广泛的前景。
本文将从合成和物性两个方面探讨量子点材料。
一、量子点的合成量子点是纳米尺度下的材料,因此其合成过程需要特殊的方法。
一般来说,量子点的合成可分为溶液法、气相法和凝胶法三种。
(一)溶液法溶液法是一种较为简单的合成方法,主要通过溶剂中合成物的沉积来得到量子点。
比较常见的溶液法包括热分解法、微乳液法、离子层析法等。
热分解法是一种常见的合成方法,它通常使用有机化合物为前驱体,在高温下进行热分解,产生有机化合物的自由基或离子,最终生成量子点。
微乳液法和离子层析法类似,它们的区别在于前驱体的形式和反应机理。
(二)气相法气相法是一种将气态前驱体通过热蒸发、热解等方法转化为纳米尺度的半导体物种的方法。
比较常见的气相法包括化学气相沉积法、气相扩散法、反应溅射法等。
(三)凝胶法凝胶法是一种利用溶胶、凝胶来制备纳米半导体材料的方法。
常用的凝胶材料包括聚合物、无机物、硅酸盐等。
凝胶法的优点在于制备量子点的尺寸和形貌可以很好的控制,但其制备过程需要严格的条件控制和复杂的工艺。
以上三种方法在实际应用中各有其优缺点,通常需要根据具体情况来选择最适合的方法。
二、量子点的物性研究量子点的物性研究对于进一步应用其于实际应用领域非常重要,以下将从光学性质和电学性质两个方面入手。
(一)光学性质光学性质是量子点最优良的特性之一,其中最重要的是光发射特性和光吸收特性。
光发射特性主要包括发光的波长、发光强度等,而光吸收特性则包括吸收的光子波长和吸收系数等。
传统的量子点材料主要是CdSe和CdTe等材料,但由于其中的有害物质元素等问题,研究者们也致力于探索更为环保的材料。
比较常见的是氧化锌、氢化硅等材料。
此外,量子点的光发射强度和波长也可以通过其尺寸的控制来调节,因此对于合成工艺的优化和控制也是非常重要的。
量子点的合成与表征

量子点的合成与表征量子点是一种具有特殊物理学和化学特性的微小材料,它的尺寸通常在1-10纳米范围内。
由于量子点在尺寸和能量上的量子约束效应,其光、电、热、磁等性质都表现出与其体材料完全不同的特性,因此在电子学、光学、材料学等领域中有着广泛的应用前景。
本文将着重介绍量子点的合成与表征。
一、量子点的合成量子点的合成方法有很多种,常见的包括溶剂热法、微波炉合成、溶胶-凝胶法、气相法和电化学法等。
其中,以溶剂热法和微波炉合成法最为常见。
溶剂热法是将适量的物质在适当的溶剂中加热反应,形成一定大小和形状的量子点。
溶剂热法的反应步骤简单、操作方便,但其产率较低,需要复杂的后续处理。
与之相比,微波炉合成则是将反应混合物置于微波炉中,利用微波的加热效应促进溶液中的物质转化成量子点。
该方法具有反应速度快、反应温度低等优点,在制备一些特殊形状的量子点时,也具有一定的优势。
二、量子点的表征在合成过程中,如何准确、可靠地表征量子点的特性是很重要的。
目前,量子点表征手段主要有三种:紫外-可见光谱、荧光谱和透射电子显微镜(TEM)。
紫外-可见光谱是研究量子点吸收和发射特性最直接的手段之一。
通过对不同成分的物质样品进行紫外-可见光谱检测,可以得出它们对光的吸收程度与波长区域的信息。
荧光谱则是研究量子点光发射特性的重要手段。
在激发光的作用下,通过荧光光谱测试,可以得到量子点发射光的峰值位置、峰值强度、荧光寿命等信息。
除此之外,透射电子显微镜也是一种十分重要的量子点表征手段。
通过对样品进行高分辨率的TEM成像,并进行相关分析处理,可以得到量子点在空间结构和形貌上的详尽信息。
三、未来展望随着我国经济和科技的不断发展,量子点在更多领域得到了广泛应用。
例如,量子点发光二极管已经应用于照明、显示、激光器等领域;通过改变量子点的组成和结构,也可以实现更多样化的特性,比如光催化、量子点太阳能电池等。
但这其中仍然存在一些问题,比如制备高质量、单分散度好的量子点依然较为困难,表征手段还需要更加完善和深入。
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量子点的制备方法综述及展望来源:1.前言在最近的几十年里,量子点(QDs)即半导体纳米晶体(NCs)由于具有独特的电子和发光性质以及量子点在生物标记,发光二极管,激光和太阳能电池等领域的应用成为大家关注的焦点。
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量子点尺寸大约为1-10 纳米,它的尺寸和形状可以精确的通过反应时间、温度、配体来控制。
当量子点尺寸小于它的波尔半径的时候,量子点的连续能级开始分离,它的值最终由它的尺寸决定。
随着量子点的尺寸变小,它的能隙增加,导致发射峰位置蓝移。
由于这种量子限域效应,我们称它为“量子点”。
1998 年 , Alivisatos和 Nie 两个研究小组首次解决了量子点作为生物探针的生物相容性问题, 他们利用MPA 将量子点从氯仿转移到水溶液,标志着量子点的生物应用的时代的到来。
目前,量子点最引人瞩目的的应用领域之一就是在生物体系中做荧光探针。
与传统的有机染料相比,量子点具有无法比拟的发光性能,比如尺寸可调的荧光发射,窄且对称的发射光谱宽且连续的吸收光谱,极好的光稳定性。
通过调节不同的尺寸,可以获得不同发射波长的量子点。
窄且对称的荧光发射使量子点成为一种理想的多色标记的材料。
由于宽且连续的吸收光谱,用一个激光源就可以同时激发一系列波长不同荧光量子点量子点良好的光稳定性使它能够很好的应用于组织成像等。
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量子点集中以上诸多优点是十分难得的,因此这就要求我们制备出宽吸收带,窄且对称的发射峰,高的量子产率稳定和良好生物兼容性的稳定量子点。
现在用作荧光探针的量子点主要有单核量子点(CdSe,CdTe,CdS)和核壳式量子点(CdSe/ZnS[39], CdSe/ZnSe[40])。
量子点的制备方法主要分为在水相体系中合成和在有机相体系中合成。
本文主要以制备量子点的结构及合成方法为主线分为两部分:第一部分综述了近十几年量子点在有机相中的制备方法的演变历程,重点包括前体的选择,操作条件和合成量子点结构。
第二部分介绍了近十几年量子点在水相中制备方法的改进历程,重点包括保护剂的选择及水热法及微波辅助法合成方法。
2.在有机体系中制备在有机相中制备量子点主要采用有机金属法,有机金属法是在高沸点的有机溶剂中利用前躯体热解制备量子点的方法,即将有机金属前躯体溶液注射进250~300℃的配体溶液中,前躯体在高温条件下迅速热解并成核,晶核缓慢生长成为纳米晶粒。
通过配体的吸附作用阻滞晶核生长,并稳定存在于溶剂中。
配体所采用的前躯体主要为烷基金属(如二甲基隔)和烷基非金属(如二-三甲基硅烷基硒)化合物,主配体为三辛基氧化膦(TOPO),溶剂兼次配体为三辛基膦(TOP)。
这种方法制备量子点,具有可制备量子点的种类多、改进纳米颗粒性能的方法多及所量子点的量子产率高等优点,其粒径分布可用多种手段控制,因而成为目前制备量子点的主要方法。
2.1 单核量子点的制备1993 年,Murray 等采用有机金属试剂作为反应前驱物,在高温有机溶剂中通过调节反应温度,合成了量子产率约为10%、单分散(± 5%)的CdSe 量子点。
他们采用TOPO 作为有机配位溶剂,用Cd(CH3)2 和TOP-Se 作为反应前驱物,依次将其注入到剧烈搅拌的350℃TOPO 溶液中,在短时间内生成大量的CdSe 纳米颗粒晶核,然后迅速降温至240℃以阻止CdSe 纳米颗粒继续成核,随后升温到260~280℃并维持一段时间,根据其吸收光谱监测晶体的生长,当晶体生长到所需要的尺寸时,将反应液冷却至60℃。
加入丁醇防止TOPO 凝固,随后加入过量的甲醇,由于CdSe 纳米颗粒不溶于甲醇,通过离心便可得到CdSe 纳米颗粒。
通过改变温度,可以将粒径控制在2.4~13nm 之间,且表面的TOPO 可以用吡啶、呋喃等代替。
此后,Peng 等又通过进一步优化工艺条件 ,将两组体积不同,配比一定的Cd (CH3) 2、 Se、 TOP 的混合溶液先后快速注入高温 TOPO 中的方法制得了棒状的 CdSe量子点,从而扩展了该合成方法对量子点纳米晶粒形状的控制。
利用这种方法合成的量子点受到杂质和晶格缺陷的影响,因此量子产率较低。
由于Te 更容易被氧化,所以制备高质量的CdTe 要比制备CdSe,CdS 难得多。
2001 年,Dmitri.V 等用DDA(十二胺)代替TOPO作反应溶剂合成高质量的CdTe 量子点,量子产率可达65%,且窄的发射光谱覆盖红色和绿色光区。
为了更好的理解CdTe 量子点的成长机理,2002 年,Sanser[17]报导了同样用DDA(十二胺)和TOP 的混合溶液作前体,分别在145℃,165℃,和180℃下制备的CdTe 的尺寸依次为2.4nm,2.7nm,2.9nm。
实验中发现,反应温度越高,量子点成长速度越快,量子产率越高,量子点发光寿命越长。
因为有机隔,有机锌等试剂本身剧毒,在常温下不稳定,易燃易爆,所以整个制备过程必须严格控制在无水无氧的条件下进行,而且当把有机隔注入高温TOPO 时,会产生金属沉淀,还有就是有机隔的价格昂贵,这些缺点限制了有机金属法的应用和进展,需要找到有机隔的替代品。
2001 年,Peng[18]等对传统方法进行改进,选用CdO 代替Cd(CH3)2 作为Cd 的前体,选用 HPA(己基膦酸)和 TDPA(十四烷基膦酸)作为强配体,在纯度为90 %的 TOPO 中一步合成出了高质量的 CdS、 CdSe、CdTe 量子点。
由于不采用有机镉作为原料,反应不需要在严格的无水、无氧的条件下进行,而且反应温度较低(250~300℃),反应温和,成核速度慢(几十秒),增强了实验的再现性,大大地简化了制备工艺,减轻了对环境的污染。
随后,Qu[19]等继续用CdO 代替有机隔加入到TOPO-HAD(十六胺)中混合体系中制备CdSe,实验表明,量子产率和荧光强度等和反应初加入Cd 前体和Se 前体的摩尔质量比密切相关,当Se 前体过量Cd 前体5~10 倍时,所得量子点的量子产率在室温下可达85%,对应半峰宽仅23nm,并可稳定保存数月。
接着,Qu 等[20]在上述实验研究基础上,研究了不同前体/溶剂/配体组合对制备量子点的影响,合成出粒径1.5~25nm 的CdSe 量子点。
研究表明选用Cd(Ac)2 与脂肪酸这一前体/溶剂组合,因其反应速度快,适合合成粒径大的CdSe 量子点。
后来,量子点的合成工艺又有了新的改进,一些价格低廉,绿色环保的试剂逐渐被采用,代替常用的TOPO,TOP 等有机试剂。
例如油酸作配体,ODE(十八碳烯)代替TOPO 作高温反应溶剂。
2002 年,Yu 等首次用油酸和ODE(十八碳烯)分别作配体和非配位溶剂,合成高质量的CdS 量子点。
同样这种方法也应用到合成其它量子点上,包括ZnSe。
2004 年,Li 等利用 Zn 的脂肪酸盐硬脂酸锌作为 Zn 前体在ODE 中制得了高度单分散的 ZnS 和ZnSe 量子点,量子产率高到50%,半峰宽只有14nm。
但是试验中,仍然用到TOPO溶解Se 粉,没有真正实现替代有机溶剂。
近年来,又出现了另外一种长烷基链烷烃-液体石蜡,橄榄油作溶剂的报道,与TOPO及ODE 等有机溶剂相比,液体石蜡和橄榄油价格更低廉。
2006 年,Sapra 等利用橄榄油同时作为溶剂和配体 ,制得了高度单分散的 CdSe 纳米晶粒,合成量子点尺寸在2.3~6.0nm,所对应的光谱范围485~640 nm,但是量子产率偏低,只有10 %~15 %。
2007 年,Dai等同样用橄榄油同时作为溶剂和配体合成高度分散的ZnSe 纳米晶体和纳米花,整个操作过程简单,不需除氧操作,所用试剂绿色环保,重现性好,他们不仅报导了一种新颖的ZnSe纳米花合成方法并且提出了纳米花合成的机理。
2005 年,唐等采用液体石蜡作为 Se 的溶剂,油酸作为配体,溶解 CdO 形成 Cd 前体溶液。
在剧烈搅拌的条件下,Se 可溶于高温液体石蜡( > 220℃)中形成 Se 前体溶液,将 Cd 前体溶液快速注入到 Se 前体溶液中反应 ,制得了 CdSe 量子点,量子产率可以达到60%。
利用这种合成方法,邢等[26]合成了高质量的 CdTe 量子点,利用这种方法制得的 CdTe 量子点均为立方闪锌矿结构, 粒径范围为3~7 nm,最大发射波长在 570~720 nm 范围内连续可调,荧光量子产率最高达到65%,重要的是发现量子点在15~60℃具有良好的热稳定性,有利于生物领域中的应用。
同年他们成功地将这种油溶性 CdSe 量子点通过溶胀的方法包入多孔聚苯乙烯微球中形成性能优异的水溶性荧光微球[27]。
此外,2007 年,Liao 等采用液体石蜡作溶剂,油酸作反应媒介在较低温度170℃时制得高度单分散的CdSe 量子点,但是量子产率较低。
2.2 核壳式量子点量子点荧光的产生,是由于吸收激发光以后,产生电荷载体的重组。
如果制备的量子点有大量的缺陷,就会发生电荷载体的无辐射重组,严重影响量子产率;如果缺陷仅位于粒子的表面,可以通过化学方法来改善这些缺陷。
因此人们想到用长链烷烃作表面活化剂,提高量子产率,但是有机配体很难同时钝化量子点表面的阴离子和阳离子,对无机材料来说,不仅可消除表面阴阳离子,而且产生新的纳米晶体[29]。
实验结果表明,量子点的荧光性质确实可以通过表面修饰,特别是在在半导体量子点核上外延生长另一种晶格匹配、宽带隙的壳材料对于半导体量子点的稳定性和可加工性有很大的改善作用。
这样,当光作用到量子点时形成的电子和空穴就会被限域于核材料内部,从而减少了非辐射复合,提高半导体材料的光致发光和电致发光性能,同时抗光氧化能力、化学稳定性和热稳定性都得到显着提高。
1995 年,Hines 等[38]以Zn (CH3 ) 2 (二甲基锌)和 (TMS) 2S(六甲基二硅硫烷)作为 Zn前体和 S 前体,用有机金属法制备出了CdSe/ZnS 核壳结构的量子点。
包覆层ZnS 消除了原子表面的悬挂键,减小了量子点发生团聚的可能,使其在室温下的量子产率有了显着的提高,可以达到50%。
1996 年,Bawendi 等[39]又利用 ZnEt2 (二乙基锌)和(TMS) 2S 作为 Zn 前体和 S 前体,在 CdSe 的表面包覆了 ZnS,有效的限制了载流子,可以将 CdSe 在室温下的量子产率提高到 40~50%左右。
尽管当时大家的研究集中在ZnS 包裹的CdSe 量子点上,由于CdSe 与ZnS 晶格失配度较大(≈12%),因此造成在量子点表面形成新的缺陷,使调高量子产率程度有限。
但是壳材料CdS (≈3.9%),ZnSe (≈6.3%)与CdSe 核的晶格失配度相对较小,而且ZnSe 量子点的荧光发射光谱范围在从蓝光到紫外光的短波范围,因此它在电子行业应用的巨大潜力吸引了不少科研人员的注意。