核壳量子点研究进展

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梯度合金核壳结构红色量子点合成及QLED性能研究

梯度合金核壳结构红色量子点合成及QLED性能研究

梯度合金核壳结构红色量子点合成及QLED性能研究梯度合金核壳结构红色量子点合成及QLED性能研究梯度合金核壳结构红色量子点合成及QLED性能研究是当前发展纳米材料和光电子学领域的重要研究方向之一。

本文将从纳米材料的定义、梯度合金核壳结构红色量子点的合成方法以及其在量子点发光二极管(QLED)中的应用性能等方面进行探讨。

首先,纳米材料是具有尺寸在纳米级别的材料。

其尺寸效应、量子效应和表面效应等特殊性质使得纳米材料在光电子学和生物医学领域具有广泛的应用前景。

其中,量子点作为一种特殊的纳米材料,其量子约束效应使其具有独特的光电性质,如强荧光发射、窄带宽发射光谱、高量子产率等。

因此,研究和合成红色量子点具有重要的理论和应用价值。

其次,梯度合金核壳结构红色量子点的合成方法也是研究的关键。

梯度合金核壳结构是指在红色量子点的核心结构上逐渐沉积不同组分的外壳层,形成逐渐变化的组分结构。

此种结构可以调节量子点的能带结构和发射波长,从而实现对红色光的精确调控。

常见的合成方法有有机相转化法、高温溶剂热法、离子注入法等。

这些方法具有操作简单、适用性广、产率高等优点,然而仍然面临着合成过程中的产率低、红色光稳定性差等挑战。

最后,梯度合金核壳结构红色量子点在QLED中的应用性能值得研究。

QLED是一种新型的纳米光电材料,其结构主要由发光层、电子传输层和电子供给层等组成。

在QLED中,合成的红色量子点可以作为发光层,通过外加电场激发发射红光。

梯度合金核壳结构红色量子点通过调节外壳层的组分结构,可以实现红色光的精细调控,从而在QLED中提高显示的色纯度和亮度。

此外,由于梯度合金核壳结构能够增加量子点与基体的界面捕捉效应,还可以提高QLED器件的发光效率和稳定性。

总结起来,梯度合金核壳结构红色量子点在纳米材料和光电子学领域具有很大的研究价值和应用潜力。

通过对红色量子点的合成方法和QLED中的应用性能进行深入研究,可以推动该领域的发展,并为新型显示技术的发展提供理论和实践基础。

水溶性的核壳型CdSe量子点的合成及表征的开题报告

水溶性的核壳型CdSe量子点的合成及表征的开题报告

水溶性的核壳型CdSe量子点的合成及表征的开题报告摘要:本文介绍了利用回流法合成水溶性的核壳型CdSe量子点的方法,并通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、透射电镜及X射线衍射等技术对其进行了表征。

实验结果表明,通过在CdSe量子点表面修饰一层ZnS,可以有效提高其荧光强度和稳定性,同时还可以使其具有良好的生物相容性和溶解性,有望在生物医学领域得到应用。

关键词:CdSe量子点;核壳结构;水溶性;表征。

引言:量子点作为一种具有巨大应用潜力的新材料,已经广泛应用于生物医学、能源环保等领域。

然而,传统的有机溶剂中合成的量子点不仅对环境污染严重,而且涉及到分离、提纯等多个复杂的步骤,使得其实用性受到了一定的限制。

因此,开发合成水溶性的量子点,并对其进行深入研究和应用具有重要的科学和技术意义。

CdSe量子点是目前研究的重点之一,其在电子学、光电子学和生物医学等领域均有着潜在的应用。

然而,单纯的CdSe量子点存在着荧光强度低、生物毒性大等问题,因此,研究CdSe量子点的表面修饰和结构调控具有重要的意义。

本文的研究目的是通过合成一种具有核壳结构的CdSe量子点,并对其进行表征,为后续的生物医学应用提供参考。

方法:1.合成CdSe量子点将CdO和Se粉末分别分散在N,N-二甲基甘氨酸盐溶液中,加入泡沫剂后,进行回流反应,得到CdSe量子点溶液。

2.表面修饰将上述CdSe量子点溶液加入Zn(CH3COO)2溶液中,进行回流反应,得到核壳型CdSe/ZnS量子点。

3.表征通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、透射电镜及X射线衍射等技术对样品进行表征。

结果与讨论:在不同反应时间和温度下,合成出了一系列CdSe量子点,并对其进行了表征。

结果表明,CdSe量子点的发射峰随着粒径的减小而红移,荧光量子产率随着粒径的减小而降低。

在CdSe量子点表面修饰一层ZnS后,其荧光强度和稳定性均得到了显著提高,同时还具有良好的溶解性和生物相容性。

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。

水相制备CdSe-ZnS核壳结构量子点的研究

水相制备CdSe-ZnS核壳结构量子点的研究

水相制备CdSe/ZnS核壳结构量子点完成日期:指导教师签字:答辩小组成员签字:1水相制备CdSe/ZnS核壳结构量子点的研究摘要采用水相制备CdSe/ZnS核壳结构量子点,分析各合成工艺对CdSe/ZnS核壳结构量子点荧光性能的影响,包括ZnS壳层的包覆温度和滴加方式、反应时间、Cd、Se、Zn、S的不同摩尔比等因素。

利用X射线衍射仪表征CdSe/ZnS核壳结构量子点的晶体类型,紫外吸收光谱和荧光光谱表征CdSe/ZnS核壳结构量子点的荧光性能。

结果表明:包覆ZnS壳层材料能够有效改善CdSe量子点表面缺陷,提高其荧光强度,CdSe/ZnS核壳结构量子点的荧光性能明显优于单纯的CdSe量子点,选择合适的物质摩尔比、包覆温度、反应时间、ZnS滴加方式能够获得荧光强度较高、发光稳定性较好的CdSe/ZnS核壳结构量子点,合成条件显著影响量子点的荧光性能。

关键词:量子点;CdSe/ZnS核壳结构;水相制备;荧光性能The water phase preparation CdSe/ZnS core-shellstructure quantum dotsAbstractThe CdSe/ZnS core-shell quantum dots were prepared in aqueous phase using the co-precipitation method , the influence of various factors on the fluorescence properties of the obtained CdSe/ZnS quantum dots was investigated ,including ZnS coated temperature and adding way ,the reaction time ,the initial mole ratio of Cd、Se、Zn、S .The structure of the samples were characterized by X-ray diffraction .The photoluminescence properties of the CdSe/ZnS core-shell quantum dots were characterized by ultraviolet-visible absorption spectra and photoluminescence spectra .The results showed that ZnS shell material can effectively improve the CdSe quantum dots surface defects ,improved the fluorescence intensity ,the CdSe/ZnS core-shell quantum dots have superior fluorescence properties in comparison to the CdSe plain core quantum dots ,choose the right mole ratio , temperature ,reaction time , adding means to be able to obtain CdSe/ZnS core-shell quantum dots with superior fluorescence properties and good stability .The technical conditions of preparation have a strong influence on the photoluminescence of the CdSe/ZnS core-shell quantum dots.Keywords : quantum dots ; CdSe/ZnS core-shell ; synthesis of aqueous phase ; fluorescence.目录1前言 (5)1.1 纳米材料概念及基本特征 (5)1.2量子点概述 (6)1.2.1量子点的概念 (6)1.2.2量子点发光原理 (7)1.2.3量子点发光性质 (8)1.3量子点的制备方法 (10)1.3.1有机制备 (10)1.3.2水相制备法 (11)1.4量子点表面修饰 (11)1.4.1量子点表面的无机物修饰——核壳结构 (11)1.4.2量子点表面的有机物修饰 (12)1.5量子点的应用 (12)1.5.1生物医学成像 (12)1.5.2定量分析 (13)1.5.3生物芯片 (13)2水相制备CdSe/ZnS核壳结构量子点 (13)2.1引言 (13)2.2实验部分 (14)2.2.1实验试剂和仪器 (14)2.2.2 CdSe/ZnS核壳结构量子点的合成 (14)2.2.3量子点的性能表征 (16)2.3结果分析讨论 (16)2.3.1 XRD分析 (16)2.3.2不同温度下包覆ZnS壳层材料对CdSe/ZnS核壳结构量子点荧光性能的影响 (18)2.3.3反应时间对CdSe/ZnS核壳结构量子点荧光性能的影响 (19)2.3.4 Zn和S的不同滴加方式对CdSe/ZnS核壳结构量子点荧光性能的影响 (20)2.3.5 不同物质比例对CdSe/ZnS核壳结构量子点的影响 (22)2.3.6荧光稳定性 (27)2.4结论 (29)参考文献 (29)致谢 (31)1前言1.1 纳米材料概念及基本特征20世纪90年代以来,纳米材料学已成为化学、物理、生物等众多学科中的研究热点之一,受到众多科学研究工作者的广泛关注。

ZnS核壳量子点的合成控制与表征的开题报告

ZnS核壳量子点的合成控制与表征的开题报告

ZnSe、ZnS及ZnSe/ZnS核壳量子点的合成控制与表征的开题报告题目:ZnSe、ZnS及ZnSe/ZnS核壳量子点的合成控制与表征一、研究背景及意义:量子点作为一种新型的半导体纳米材料,具有广泛的应用前景,在光电器件、生物医学及能源转化等领域已经得到了广泛的关注。

其中,ZnSe、ZnS及ZnSe/ZnS核壳量子点具有较好的光学、电学性能和较高的稳定性,因此被广泛应用于荧光探针、生物传感器、LED及激光等领域。

在制备过程中,控制量子点的尺寸、形貌以及表面结构是实现其优异性能的关键。

因此,本课题将重点研究ZnSe、ZnS及ZnSe/ZnS核壳量子点的合成控制与表征,旨在深入了解其结构特征和光学性能,为量子点的进一步应用提供有力的支撑。

二、研究内容及方法:1. 合成ZnSe、ZnS及ZnSe/ZnS核壳量子点:采用热法、溶剂热法、水热法等方法合成目标量子点,并通过表面修饰的方法合成ZnSe/ZnS核壳量子点。

2. 表征量子点的结构与形貌:利用XRD、TEM、SEM等表征手段对合成的量子点进行结构和形貌表征,并利用EDX、FTIR等手段对样品的成分和表面结构进行分析。

3. 测量量子点的光学性能:利用荧光光谱和紫外可见吸收光谱等手段对样品的光学性能进行测量,并探究其荧光发射机制。

三、预期目标:本课题重点在于研究ZnSe、ZnS及ZnSe/ZnS核壳量子点的合成控制与表征,预期通过实验,得到一系列具有一定控制尺寸和形貌的量子点,并对其结构特征和光学性能进行深入研究。

通过分析研究结果,探究其荧光发射机制,并为其在光电器件、生物医学、能源转化等领域的应用提供基础研究支撑。

ZnSe:Cu/CdS核壳量子点的合成及光学性能研究

ZnSe:Cu/CdS核壳量子点的合成及光学性能研究
究 了壳层厚度对 Z n S e : C u量子点光学性能 的影 响 , 采用 T E M、 X R D、 P L和 u V . V i s 手段 对所得 样品进 行表征 。 实验结果表 明 : 量子点为立方 闪锌矿结构 , 分散性好 , 形 状为球形 , 经壳层修饰后量子 点的粒径 由2 . 7 n m增大 到4 . 0 n m。 随着包覆 C d S 壳层数 的增加 , 量子点 的发射 和紫外 吸收谱 红移 , 说 明量子点在长大 , 证明 C d S壳层 生长在 Z n S e : C u量子点 的表面 , 形成了核壳结构 的 Z n S e : C u / C d S量子点 。 包覆 C d S壳层后 Z n S e : C u量子点 的 发光强度减弱 , 但稳定性得 到了提高。 关 键 词: 量 子点 ; Z n S e : C u ; Z n S e : C u / C d S ; 核壳结构
C o r r e s po n d i n g Au t h o r ,E— ma i l :c a o l i x i n @o u c . e d u . c 1 2
Abs t r a c t :W a t e r - s o l u b l e Zn Se : Cu q u a n t u m d o t s we r e s y n t h e s i s e d i n a q u e o us s o l u t i o n,Zn S e:Cu /
第3 4卷
第 6期
Байду номын сангаас
发 光 学 报
CH I NES E J 0URNAL OF L UM I NES CENCE
Vo 1 . 3 4 No . 6
2 0 1 3年 6月

量子点在显示应用中的研究进展

第 38 卷第 7 期2023 年 7 月Vol.38 No.7Jul. 2023液晶与显示Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays量子点在显示应用中的研究进展林永红,黄文俊,张胡梦圆,刘传标,刘召军*(南方科技大学电子与电气工程系,广东深圳 518055)摘要:量子点因具有量子产率高、吸收范围宽、发光光谱窄、发光波长可调等优异的光电特性,使其在显示中展现出巨大的应用前景。

化学溶液法合成的量子点不仅具有制备工艺简单和成本低廉等优势,而且也可通过多种方式实现高分辨率的显示器件。

量子点优异的电致发光和光致发光特性,使其在显示领域具有重要的研究价值。

电致发光的量子点发光二极管,在材料合成和器件结构的研究都获得了快速的发展,为实现商业化的显示器件提供了必要基础。

利用量子点的光致发光显示器件获得了更广的色域,呈现出了更丰富的视觉效果。

本文从量子点的特性、电致发光和光致发光出发,介绍了量子点在显示中的应用,总结了量子点器件的研究现状,分析了在器件发展中存在的问题。

关键词:量子点;电致发光;光致发光;显示中图分类号:TN383;O482.31 文献标识码:A doi:10.37188/CJLCD.2022-0265Research progress of quantum dots in display applicationsLIN Yong-hong,HUANG Wen-jun,ZHANGHU Meng-yuan,LIU Chuan-biao,LIU Zhao-jun*(Department of Electronic and Electrical Engineering, Southern University of Science and Technology,Shenzhen 518055, China)Abstract: The excellent optoelectronic characteristics of quantum dots, such as high quantum yield, wide absorption range, narrow emission spectrum and adjustable emission wavelength, make them show great application prospects in displays.Quantum dots synthesized by chemical-solution methods not only have the advantages of a simple preparation process and low cost, but also can be used to achieve high-resolution displays in various ways. The excellent electroluminescence and photoluminescence of quantum dots make them play an important role in the research of displays.Electroluminescent quantum-dot light-emitting diodes have achieved a rapid development in the research of material synthesis and device structure, which provides a foundation for the realization of commercial displays. The displays using the photoluminescence of quantum dots have attained a wider color gamut and presented a richer visual effect. This paper introduces the characteristics, electroluminescence and photoluminescence of quantum dots, and their applications in displays, summarizes the research status of quantum-dot devices, and analyzes the existing problems in the 文章编号:1007-2780(2023)07-0851-11收稿日期:2022-11-12;修订日期:2022-12-03.基金项目:广东省基础与应用基础研究基金(No.2021B15113001);深圳市科技计划项目(No.KQTD20170810110313773,No.JCYJ20190812141803608)Supported by Fundamental and Applied Fundamental Research Fund of Guangdong Province (No.2021B1515130001);Shenzhen Science and Technology Program (No.KQTD20170810110313773,No.JCYJ20190812141803608)*通信联系人,E-mail: liuzj@第 38 卷液晶与显示development of quantum-dot devices.Key words: quantum dots; electroluminescence; photoluminescence; displays1 引言在科技日新月异的今天,显示设备作为一种信息交换媒介,在现代信息化社会占有越来越重要的地位,无论是最初的阴极射线管(Cathode Ray Tube,CRT)显示器、液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)和发光二极管(Light-Emitting Diode,LED),还是如今的有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)、量子点发光二极管(Quan‑tum Dot Light-Emitting Diode,QLED)、Mini Light-Emitting Diode (Mini-LED)和Micro Light-Emit‑ting Diode (Micro-LED)。

光动力疗法中核-壳结构量子点对人正常外周血单核细胞的毒性研究的开题报告

光动力疗法中核-壳结构量子点对人正常外周血单核细胞的
毒性研究的开题报告
一、课题背景
光动力疗法是一种新型的治疗方法,近年来已被广泛应用于医疗领域。

核-壳结
构量子点作为一种新型的光敏剂材料,可以显著提高光动力疗法的疗效。

然而,目前
对核-壳结构量子点在人体内安全性的研究较为缺乏。

因此,本研究旨在探讨核-壳结构量子点对人正常外周血单核细胞的毒性。

二、研究内容
1、实验方法
选取不同浓度、不同时间的核-壳结构量子点对人正常外周血单核细胞进行处理,通过血常规、血清生化、细胞形态学等方法评估其毒性。

2、实验指标
(1)血常规指标:检测血细胞计数、形态、凝血时间等指标;
(2)血清生化指标:检测肝脏和肾脏功能指标等;
(3)细胞形态学指标:采用电镜等方法观察细胞形态变化。

3、数据分析
采用SPSS软件进行数据的处理与分析。

三、研究意义
本研究将有助于评估核-壳结构量子点在人体内的安全性,并为该材料在光动力
疗法中的应用提供重要的参考,具有重要的临床应用价值。

四、研究计划
1、项目执行时间:2022年1月-2022年12月;
2、项目经费预算:共计10万元,包括设备、试剂、人员绩效等费用;
3、研究方案:请参考上述实验方法、实验指标和数据分析。

五、预期成果
通过对核-壳结构量子点对人正常外周血单核细胞的毒性研究,明确其在人体内的安全性,为光动力疗法在临床的应用提供重要的参考,为该领域的发展提供重要的支持。

ZnSe、ZnS及ZnSeZnS核壳量子点的合成控制与表征的开题报告

ZnSe、ZnS及ZnSeZnS核壳量子点的合成控制与
表征的开题报告
研究背景:
核壳量子点是一种具有独特理化性质和应用潜力的纳米材料,其表
面能量较低,可以实现更高的荧光量子产率,且具有良好的物理、化学
和生物相容性,因此在生物医学、生物标记和光电器件等领域具有潜在
的应用前景。

ZnSe、ZnS及ZnSeZnS核壳量子点因其与其他半导体材料
相比较低的毒性、较高的量子产率和优异的光学性质,吸引了广泛的研
究兴趣。

研究目的:
本研究旨在探索合成ZnSe、ZnS及ZnSeZnS核壳量子点的方法,并进行相应的表征,以了解其形貌、光学特性以及表面化学组成等信息,
为进一步应用于生物医学和光电子器件等领域提供基础数据。

研究内容:
1. 合成ZnSe、ZnS及ZnSeZnS核壳量子点的方法优化:采用不同
的方法优化核壳结构的组成和形貌,包括单源热反应法、双源热反应法等;
2. 核壳量子点的表征:采用光学方法(紫外可见吸收光谱、荧光光谱)和结构表征方法(透射电子显微镜(TEM)、高分辨电子显微镜(HRTEM)、选区电子探针(SAED)等)对合成的核壳量子点进行形貌、组成和结构表征;
3. 光学特性分析:评估核壳量子点的量子产率、发射波长以及表面
变化对量子点的荧光性能和稳定性的影响等。

研究意义:
通过本研究,可以了解合成ZnSe、ZnS及ZnSeZnS核壳量子点的方法及其表征方法,并深入探究其在生物医学和光电子器件等领域的应用潜力,为相关领域的研究提供一定的参考和帮助。

ZnOZnS核—壳结构量子点双光子吸收特性的研究的开题报告

ZnOZnS核—壳结构量子点双光子吸收特性的研究
的开题报告
1. 研究背景
核壳结构量子点具有优异的光电特性,因此在生物传感、光电器件
和太阳能电池等领域有着广泛的应用前景。

近年来,双光子吸收技术在
荧光探针、三维成像和光计算等方面具有重要的应用。

2. 研究目的
本研究旨在研究ZnO/ZnS核壳结构量子点双光子吸收特性,探索其在生物传感和光电器件等领域的应用。

3. 研究方法
(1)以沉淀法制备ZnO量子点。

(2)通过有机磺酸作为表面修饰剂,制备ZnO/ZnS核壳结构量子点。

(3)使用双光子激光扫描显微镜研究量子点的光学性质和双光子吸收
性质。

(4)研究ZnO/ZnS核壳结构量子点在荧光探针和光电器件领域的应用。

4. 研究意义
本研究对于探究ZnO/ZnS核壳结构量子点的光电性质、生物医学和光电器件等领域的应用具有重要的意义。

5. 预期成果
通过本研究,预计可以得到ZnO/ZnS核壳结构量子点在双光子吸收方面的特性及其在生物传感和光电器件领域的应用情况。

这将为相关领
域的研究提供新的思路和方法。

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核壳量子点研究进展
摘要:核壳量子点是半导体材料研究热点之一。

介绍了核壳量子点各种结构及其应用,着重综述了近年来有机合成路线制备核壳量子点方法,包括高温入注法、交替离子层吸附生长法、单前体法、种子生长法、离子交换法、一锅法等,并简述了各自的实验原理。

最后对核壳量子点的制备研究进行了展望。

关键词:量子点;核壳结构;合成
最近几十年,量子点即粒径小于其材料波尔半径的半导体纳米晶体,由于其独特物理、化学和发光性质备受人们关注。

其中,核壳量子点研究,一直是热门课题之一。

一方面,核壳量子点可有效消除单核量子点表面阴、阳离子缺陷,减少非辐射跃迁,提高发光性能。

另一方面,不同性质半导体纳米晶体构成核壳量子点,具有全新功能。

因此,核壳量子点在发光二级管、生物标记和医学成像、生物传感器、太阳能电池等方向有着重要应用前景。

本文就近年来,国内外合成新型核壳量子点结构及其应用进行归纳,重点综述了核壳量子点制备研究进展。

1 核壳量子点结构
核壳量子点是由两种或多种半导体材料组成异质结构纳米晶体。

按照核壳半导体材料能带相对位置和排布方式不同,分为Type-I型、反转Type-I型和Type-Ⅱ型3种。

1.1
Type-I型核壳量子点
Type-I型核壳量子点,是指壳层材料导带能级比核层材料导带能级高,壳层材料价带能级比核层价带能级低,如:CdSe/ZnS、CdSe/CdS、CdS/ZnS等。

由于壳层禁带比核层禁带宽,大部分光生载流子限域在核内。

激子因壳层阻隔,被外表面缺陷捕获的几率减小,量子点发光效率和荧光稳定性得到明显提高。

该类型量子点可用于LED、生物标记,荧光探针等领域。

1.2 反转Type-I型核/壳量子点
反转Type-I型核壳量子点与Type-I型相反,壳层材料导带能级比核层材料导带能级低,壳层材料价带能级比核层价带能级高。

核层材料禁带比壳层材料禁带宽。

非常有趣的是:改变这种异质结构核半径或壳层厚度,光生载流子限域范围也会发生变化。

Baler研究ZnSe/CdSe核壳量子点,发现当ZnSe量子点核半径1.5 nm固定,改变壳层厚度,光生载流子限域范围随之变化。

当壳层小于1.1 nm 时,光生电子与空穴皆限域在核内。

当壳层厚度在1.1~1.6 nm之间,光生空穴主要限域于核内,而光生电子则主要分布于壳层内。

当壳层厚度大于1.6nm时,光生电子与空穴都限域在壳层内。

通过调整核半径与壳层厚度可使核壳量子点发
光向短波长方向扩展,放大同步辐射范围,使量子点激光实用化成为可能。

1.3 Type-Ⅱ型核壳量子点
Type-Ⅱ型核壳结构,核层材料导带、价带位置比壳层导材料带、价带均高(或均低)。

相比Type-I型核壳结构量子点,该核壳异质结构量子点有更长激子衰变期,这有利于载流子空间分离和转移。

2003年,Kim首次合成这种核壳量子点CdSe/ZnTe和CdTe/CdSe,后者荧光发射峰在700~1000 nm可调,作为近红外荧光试剂,用于生物活性组织医学成像。

2 核壳结构量子点制备方法
在一种纳米晶体上完美地外延生长一种或数种其他成分无机物质,仍然具有一定挑战性。

以下就制备核/壳结构量子点方法进行概述。

2.1 前体高温注入法
最初包壳方式采用与制备单核量子点方法类似,即在分散均匀的核量子点的体系中高温注入壳体所需的所有前体,达到包覆目的。

2002年,Reiss等人在高温下,通过将硒和锌化物前体同时一次性注入到已分散均匀的CdSe核量子点体系中,获得具有核/壳结构的CdSe/ZnSe量子点。

由于这种方法引入了大量形成壳层所需的前体。

实际制备过程中,该方法无法避免壳体前体单独成核,包壳效率低,且无法精确计算包覆层厚度。

2.2交替离子层吸附生长法
2003年,Li等使用交替离子层吸附生长法(SILAR),得到不同壳层厚度CdSe/CdS核壳量子点。

SILAR法核心是交替注入壳体所需阴阳离子前体,且注入量为单层包覆所需量。

壳层前体通过交替加入,刚好完全吸附在已有量子点表面。

此法成功地解决了壳体前体自成核问题。

不久,该课题组测定了一些二元量子点在不同尺寸下消光系数,为精确计算包覆壳层厚度奠定基础。

随后,复杂的CdSe/ZnS/CdSe核壳量子也被制备出来。

SILAR法是包覆低厚度量子层(1~5层)经典方法。

然而,随着包覆层增多,壳层前体量也增加,溶液中单体化学势过高,使得量子点容易产生各相异性增长,壳层量子点形貌不易控制。

然后2007年又有人对SILAR进行改进,提出热循环交替离子层吸附生长法(TC- SILAR)。

该法利用晶体生长动力学原理,即相同前体浓度,低温环境前体活性低,有利于核量子点表面均匀吸附单体;高温环境,有利于提高量子点结晶度,减少晶格缺陷。

TC-SI-LAR法,不仅用于各种复杂核壳量子点制备,也用于金属纳米晶、稀土掺杂纳米核壳晶体合成。

2.3 单前体法
双前体法合成核壳量子点,通常反应温度较高。

尽管高温对量子点结晶度有一定好处,但过高温度可能导致晶型转换或形成合金,引发晶格原子重排。

从而容易产生层错和缺陷,影响量子点发光效率。

单前体法制备量子点所需反应温度
较低,操作简单,常被用于核壳量子点制备过程中。

单前体是指一个前体分子中同时含有合成量子点的阳、阴离子。

2010年,Chen等人采用N,N-二乙基二硫代氨基甲酸锌(Zn(DDTC):)作为制备壳层ZnS的单前体,以CdS为核,在较低温度下合成出尺寸分布窄的CdS/ZnS核壳量子点。

Liu等同样以CdS为核,用(Zn(DDTC)2)单前体,成功合成油溶性的CdS/ZnS,并用谷胱甘肽对油溶性的CdS/ZnS量子点进行配体置换,得到水溶性的CdS/ZnS。

单前体法具有反应条件温和,设备要求不高,制备过程简单,操作安全等优点。

然而,现有单前体种类相对较少,合成核壳结构量子点种类受到限制。

2.4 种子生长法
种子生长法指在一定温度下,将核量子点注入到含有壳体前体溶液中。

通常将壳层阴离子前体与核量子点混合物注入到事先均匀混合壳层阳离子前体及溶剂中。

由于壳体前体量较多,高化学势容易导致壳层单体在溶剂中各向异性生长。

该法常用来制备非球形核壳量子点。

2007年Talapin等通过该法制备出形状为长粒和四脚架型CdSe/CdS量子点,研究了由形貌引起的量子点性质差异。

2008年Zhu等使用硬脂酸镉、硒粉、液体石蜡体系合成CdSe量子点,经纯化后,与S 粉前体混合,再注入到含有二水乙酸锌溶剂中,得到CdSe/ZnS量子点。

采用种子生长法包壳,反应速度很快,几分钟反应便完成。

然而,该法包覆量子点难免会产生晶格缺陷,包覆质量不高。

2.5 离子交换法
离子交换法是用别的离子取代晶格中原有离子,从而形成核壳结构晶体。

通常,阳离子相对阴离子容易被替换。

Casavola等以PbSe为核,用Cd2+取代量子点中的Pb2+,得到了PbS/CdSe核壳量子点。

据报道,该研究还可通过调节反应条件,进一步控制CdSe壳层的厚度。

Li,BRESCIA等曾用Cu+替换CdSe/CdS 核壳量子点中的Cdz+,获得Cu2 Se/Cu2S核壳量子点。

再用2n2对Cuz Se/CU2S 中的Cu+进行置换,得到尺寸、形貌均匀的ZnSe/ZnS核壳量子点。

然而,目前离子交换法,交换机理不太清楚。

且在实验过程中,被替换离子难以取代完全,置换过程中也容易产生层错而导致量子点荧光效率不高。

2.6
-锅法
一锅法是将合成量子点阴、阳前体一起加热反应,形成晶核,并通过各种精细调控手段,推迟“奥氏熟化”,使晶核缓慢“聚焦”生长。

一锅法具有操作简单、可批量化生产等优势,近年来,也被用于核壳量子点制备过程中。

Mekis等以十六胺、三辛基膦氧和三辛基膦为溶剂,CdSe为核,一锅法制备CdSe/CdS量子点。

最近,张忠平等分别以十八烯、石蜡为介质,一锅法合成铜铟共掺杂硒化镉核量子点,并用硒化镉层包壳,形成(Cu,In):CdSe/CdSe复杂核壳结构量子点。

2.7 其他方法
除上述方法外,还有微波合成等辅助方法,即通过微波处理,使反应体系获
得能量,提高反应速率或者触发新反应。

2006年,2iegler[z5]等人曾将Cd (CH3COOH)2、TOP、TOPO、Se粉加入到容器中,通过微波加热,合成CdSe 纳米晶。

然后,将CdSe纳米晶,十一碳酸锌、异硫氰酸环己酯、注入微波反应器中制得CdSe/ZnS核壳结构纳米晶体。

此法快速、简洁,通过超声时间或者超声频率能有效控制反应速率。

但微波合成量子点产物粒度分布宽,量子产率不高。

3 展望
核壳量子点制备方法的绿色化是当前合成研究重要方向,包括量子点组成的非镉化和用价格低廉的配体与源体、绿色溶剂替代原有价格较昂贵有机材料进行量子点合成。

部分量子点已进入国民经济应用相关领域,量子点规模化合成技术的发展对量子点应用具有重要价值,一锅法在规模化合成方面具有经济和技术优势,将成为规模化合成研究中的重点内容。

相信不久的将来,随着量子点的深入研究,人们对核壳量子点合成认识、控制水平会有质的提高。

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