ZnO量子点的合成及光学性质评估
量子点的合成和应用
量子点的合成和应用量子点是一种能量限制的纳米级粒子，它们的大小通常在1-10纳米之间。
量子点的合成和应用已经成为了当前纳米技术研究的热点之一。
量子点的合成技术和应用非常多样化，包括有机合成、无机合成、生物学合成、光学应用等，这里我们将从这些角度探讨量子点的合成和应用。
1. 有机合成量子点的合成最早是从化学合成开始的。
有机量子点的合成通常采用简单、低成本的方法，如热分解、水解、溶胶-凝胶、微乳液和化学气相析出等方法。
有机量子点的合成方法相对较简单，适合大规模制备。
有机量子点的应用包括荧光生物成像、光电容量、光电化学水的制备等领域。
同时，由于其优良性能和低成本，有机量子点已经成为新一代的荧光探针材料和高性能光电器件的候选材料。
2. 无机合成无机量子点是目前研究的一种热点，在纳米材料研究领域中占据着举足轻重的地位。
无机量子点可以通过溶胶-凝胶法、气相析出法、高温热分解等方法合成，常见的无机量子点包括CdS、ZnS、ZnO、CuS等。
无机量子点有着优良的光学、电学性质，同时具有良好的耐高温、抗辐射、抗腐蚀等特性。
无机量子点的应用包括LED和光伏等领域。
3. 生物学合成生物合成是近年来发展的一种新型方法，使用生物界的物质或生物体来合成目标产物。
与化学合成和物理方法不同，生物学合成具有无毒、环保、低能耗、低成本等特点。
生物界包括微生物、细胞、植物等，这些生物体都能合成啤酒花酸、胺、二硫化物等化合物，而这些化合物往往是制备量子点的重要前驱体。
因此，与化学方法类似，生物学合成是一种用于大规模制备纳米量子点的方法之一。
生物学制备的量子点具有良好的结晶度和光学性能，其应用领域还在不断发掘中。
4. 光学应用量子点作为一种重要的纳米材料，在光学领域中也有着广泛的应用。
典型的应用包括光电探测、LED、太阳能电池等，这些应用领域已经成为当前研究的重点之一。
设想一下，如果在太阳能电池上涂上一层量子点膜，这种薄膜就可以将阳光中所有波长的光都转化为电子，从而提高太阳能电池的转换效率。
Ⅱ - Ⅵ族半导体激光器的新材料——ZnO 量子点
268学苑论衡蓝绿激光器是近年来成为半导体激光器研究的一个重点，在1991年美国的3M 公司率先完成了Ⅱ-Ⅵ族ZnSe 基量子阱激光器77K 脉冲的相关工作，并且在当时引起了世界的瞩目，随后美国的Brown-Purdue 大学联合研究组以及荷兰的Philips 公司通过研究相继完成了激光器的室温连续工作，而Sony 公司在1996年将量子阱设为ZnSe/ZnCdSe，限制层为ZnMgSSe 的Ⅱ-Ⅵ族蓝绿激光器室温连续工作，经过研究结果显示，其寿命高达100h，但是在这一段时间内，其发展与进步并不像预期的那样，发展迅猛，其工作寿命从最初的1h 到最后的100h 花费很长的时间，将近5年，而要想进一步将其寿命提升，具有很大的困难与挑战，究其原因，ZnSe 是一类离子性强共价性弱的晶体，也就是我们俗称的质地较软，很容易出现损害，在运行受激发射时，如果温度提升，则ZnSe 的缺陷会出现大量增殖等情况[1]。
ZnSe 作为蓝绿激光器的前景受到这类材料的固有缺点的限制。
本文对Ⅱ-Ⅵ族半导体激光器方面的一个新的途径——ZnO 量子点进行研究与分析，现报道如下：1.ZnO 材料的基本特性根据研究结果显示，宽禁带ZnO 半导体为直接带隙，其束缚激子能达到60mV，其是紫外半导体光电器件，具有较大的潜在价值。
在多年以前，ZnO 体材料在低温条件下已经可以观察到由电子束激发的受激发射，但是随着温度的升高，受激发射的强度便会很快淬灭，而长期以来ZnO 作为光电子材料一直没有被人们所重视，而随着GaN 体系近些年来不断火热，作为GaN 外延层与SiC 衬底间的缓冲层的ZnO 材料，具有以下几种特性：①GaN 和ZnO 具有一致的纤锌矿型晶格结构，其与GaN 的晶格失配未超过2%，其a 轴晶格常数为0.325mm，其c 轴晶格常数为0.527mm。
②ZnO 的迁移率为260cm 2/V ·s，n 型掺杂浓度可以达到1019/cm3，其电学特征良好。
量子点材料的制备及性能研究
量子点材料的制备及性能研究量子点材料作为一种新兴的半导体材料，具有在光电子学、信息科学和能源领域中发展前景广阔的潜力。
本文将介绍量子点材料的制备方法以及其性能评价指标，以期为相关领域的研究提供一定的参考和帮助。
一、量子点材料的制备方法制备量子点材料的方法有很多，例如溶液法、气相法、胶体法、等离子体法等。
其中，溶液法是最常用的制备方法之一。
此外，结构设计、表面修饰等因素也会对量子点的合成和性能产生巨大的影响。
1. 溶液法溶液法是一种简单易行的制备方法，通常包括控制离子或分子的溶解度、配位液体的反应和脱保护/配位基团等步骤。
在溶液法中，通常需要选用适当的前驱体或表面修饰剂，并进行各种处理以控制粒子的尺寸、形状和分散度。
2. 胶体法胶体法是一种制备纳米粒子的流行方法。
在胶体法中，通过适当的氧化还原体系、有机物的分解或水解/聚合等化学反应，可以制备各种规模和尺寸的纳米粒子，包括量子点。
3. 气相法相较于其他制备方法，气相法可以得到相对较高质量的量子点材料。
气相法中通常需要选择适当的金属前驱体和气体载体，利用热等方法进行晶体生长。
此外，气相法还包括光化学和等离子体浸润等变种方法。
二、量子点材料的性能评价指标量子点材料的性能与其表面状态、光学特性和电学性能等诸多因素有关。
因此，一些常用的性能评价指标包括以下内容。
1. 尺寸和形状量子点材料的尺寸和形状对其物理和化学特性有着决定性的影响。
通常，量子点的大小越小，则其能带间隙越大，能级越密集。
2. 光学性质量子点是一种光学特性优异的材料，其对光子的吸收和发射能力可以利用用于电子束、荧光探针、太阳能电池等领域。
此外，通过量子点的表面修饰，还可以优化其透过率、发射速率等方面的性能。
3. 电学性质量子点的导电性能可以通过材料的掺杂或表面修饰得到调控。
高电导和高载流子迁移率是材料接触性质的关键参数，这些参数影响了材料的应用性能。
4. 表面修饰表面修饰是量子点材料性能的关键因素之一。
稀土元素(Sm,Tm)掺杂ZnO的电学与光学性质
稀土元素(Sm,Tm)掺杂ZnO的电学与光学性质王岩;杨平【摘要】运用Materials Studio软件中的CASTEP子模块,借助第一性原理平面波超软赝势法,计算分析了稀土元素(Sm,Tm)掺杂ZnO前后的能带结构、态密度以及光学性质变化情况.计算结果表明,掺杂后体系的能带部分更加稠密,出现新的杂质能级,费米能级从价带顶处上移进入导带部分,出现载流子简并现象,形成简并半导体.掺杂体系显示出更强的金属性,呈现n型导电.同时定性分析了体系前后的光学吸收系数与介电函数的变化情况.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2019(032)002【总页数】6页(P20-24,31)【关键词】氧化锌;掺杂;第一性原理;稀土元素;能带;态密度;光学性质【作者】王岩;杨平【作者单位】江苏大学机械工程学院,江苏镇江212013;江苏大学机械工程学院,江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TN304ZnO属于典型的II-VI族直接宽带隙氧化物，在常温条件下的带隙宽为3.37 eV，激子束缚能可达到60 meV，性质非常稳定且具有优异的光学、电学与磁学性能。
ZnO材料在太阳能电池、光电子器件、半导体激光器、新型电子显示器以及光催化剂等诸多方面有广阔的应用前景[1-3]。
在短波长半导体领域中，ZnO材料是继GaN后又一个关注热点。
通常情况下，纯ZnO由于其本征缺陷的存在呈现n型导电性，但其在高温下条件下的光电特性很不稳定[4]。
对ZnO晶体进行杂质掺杂可引入组分缺陷，产生缺陷能级，从而提高材料光电特性的稳定性。
同时，通过掺杂可制备出具有更优良透光性和导电性的ZnO材料[5]。
因此，掺杂ZnO已成为研究半导体材料领域的热点[6]。
武军等[7]以钾元素为掺杂剂研究了ZnO材料的p型转化现象；沈益斌等[8]运用第一性原理计算分析了过渡金属掺杂纤锌矿型ZnO后平衡晶格常数、结合能等性质的变化。
稀土系列元素由于特殊的原子壳层结构，以其作为掺杂源掺杂ZnO材料受到了国内外学者的广泛关注。
片状ZnO纳米结构的制备及光学性质分析
的热点 。作 为一 种重要 的直 接宽 带 隙半导 体 材料 ， 锌 矿 纤 结 构 ＺＯ禁 带宽 度 为 ３ ３ Ｖ， 子结 合 能 ６ ｅ ， 有 ｎ ．７ｅ 激 Ｏｍ Ｖ 具 优 异 的半导 体性 能 、 面 极 化性 能 、 电性 能 和较 高 的 化 表 压 学稳定 性 ， 光 电子 器件 、 合材 料 、 电材料 等 方 面有 作者 的广 泛 关 注 。研 究 表 明 ， 料 的光学 性 质 不 仅依 赖 于 其 本 身 的结 构 ， 且 材 而 还 与材 料 的尺寸 、 貌 等 因素 有关 ， 此合 成 尺 寸 和 形貌 形 因 可控 的纳米 结构 对 于控 制其 物 理 和 化 学性 质是 非 常 重要 的－ ｚ 。近年 来 ， 采用 多种 物理 和 化学 方 法相 继 合成 。 人们
第１ ０卷
第 ５期
漯 河 职 业 技 术 学 院 学报
Ｊ ｕｎ ｆＬ ｏ ｅＶｏ ａｉｎ ｌＴ ｃ ｎ ｌｇ ｏｌｇ ｏ ｒａ ｏ ｕ ｈ ｃ ｔ ａ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｃ ｌ ｅ ｌ ｏ ｅ
Ｖ０ ． ０ Ｎｏ ５ １ １ ．
Ｓｐ２ １ ｅ ． ０１
２１ ０ １年 ９月
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光 学性 质进 行 了深入 的分析 。
右 。采用 Ｓ Ｍ 所带 的能 谱 仪 进 行 能谱 分 析表 明 ， 制 备 Ｅ 所 的产 物 中仅含 有元 素 Ｚ ｎ和 Ｏ， 且原 子 比接近 于 １： ， 明 １说
氧化锌量子点和碳量子点及其复合物的制备与发光性能的研究
氧化锌量子点和碳量子点及其复合物的制备与发光性能的研究杨广武;张守超;王翠红;朱飞;江越【摘要】采用溶胶凝胶方法和水热法制备了水溶性荧光氧化锌量子点(ZnO-QDs)和碳量子点(C-QDs),其量子效率分别达到38%和61%.基于所合成的ZnO-QDs和C-QDs制备了氧化锌和碳量子点复合物(ZnO/C-QDs),并分别对其发光特性进行了研究.透射电镜(TEM)图像表明,所合成的ZnO-QDs和碳量子点尺寸分布在3~6 nm之间,分散均匀.光致发光光谱表明,ZnO-QDs和碳量子点的发光峰中心分别位于540 nm和450 nm,两者发光峰的最佳激发波长为370 nm和350 nm.通过调整ZnO-QDs和C-QDs的体积比,所制备的ZnO/C-QDs能够实现荧光光谱的连续可调,并产生了白色荧光.%Water-soluble fluorescence zinc oxide quantum dots ( ZnO-QDs ) and carbon quantum dots ( C-QDs) were prepared by sol-gel and hydrothermal method, and their quantum yields were 38% and 61%, respectively. ZnO and carbon quantum dots mixtures ( ZnO/C-QDs) were prepared based on the as-prepared ZnO-QDs and C-QDs, and their optical properties were investigated, re-spectively. The transmission electron microscopy ( TEM) images indicate that the size of ZnO-QDs and C-QDs are around 3 -6 nm and disperse uniformly. The photoluminescence ( PL) spectra of ZnO-QDs and C-QDs dominate by a broad emission centered at around 540 nm and 450 nm, and their optimal excitation wavelengths are 370 nm and 350 nm. By adjusting the volume ratio between ZnO-QDs and C-QDs, the spectra of as-prepared ZnO/C-QDs show continuously variable properties, and white fluorescence can be observed from the ZnO/C-QDs.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2017(038)010【总页数】8页(P1287-1294)【关键词】量子点复合物;ZnO量子点;碳量子点;光谱可调;白色荧光【作者】杨广武;张守超;王翠红;朱飞;江越【作者单位】天津城建大学理学院,天津 300384;天津城建大学理学院,天津300384;天津城建大学理学院,天津 300384;天津城建大学理学院,天津 300384;天津城建大学理学院,天津 300384【正文语种】中文【中图分类】O482.31;O469Abstract: Water-soluble fluorescence zinc oxide quantum dots (ZnO-QDs) and carbon quantum dots (C-QDs) were prepared by sol-gel and hydrothermal method, and their quantum yields were 38% and 61%, respectively. ZnO and carbon quantum dots mixtures (ZnO/C-QDs) were prepared based on the as-prepared ZnO-QDs and C-QDs, and their optical properties were investigated, respectively. The transmission electron microscopy (TEM) images indicate that the size of ZnO-QDs and C-QDs are around 3-6 nm and disperse uniformly. The photoluminescence (PL) spectra of ZnO-QDs and C-QDs dominate by a broad emission centered at around 540 nm and 450 nm, and their optimal excitation wavelengths are 370 nm and 350 nm. By adjusting the volume ratio between ZnO-QDs andC-QDs, the spectra of as-prepared ZnO/C-QDs show continuously variable properties, and white fluorescence can be observed from the ZnO/C-QDs. Key words: quantum mixture; ZnO quantum; carbon quantum; variable spectra; white fluorescence荧光量子点为一种零维的荧光材料，由于其特殊的电学、光学特性，在照明、能源、催化以及医疗等领域有着广泛的应用[1-4]。
ZnO量子点的制备及其发光特性研究
ZnO量子点的制备及其发光特性研究张立平;吴山;梁广华;吴艳敏;张楠;万永刚;薛俭雷;田春华【期刊名称】《齐齐哈尔大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(031)003【摘要】利用溶胶-凝胶法在乙醇溶液中制备出ZnO量子点.通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱对合成量子点的发光性质进行了研究.结果表明,ZnO量子点的荧光光谱由两部分组成:一是较弱较窄的紫外荧光峰(346nm),另一是较强较宽的可见荧光发射峰(510nm)(λex=329 nm);在反应温度为40℃,ZnAC2·2H2O与LiOH·H2O的物质摩尔比为1∶2时能产生明亮的黄绿色荧光.【总页数】4页(P16-19)【作者】张立平;吴山;梁广华;吴艳敏;张楠;万永刚;薛俭雷;田春华【作者单位】齐齐哈尔医学院医学技术学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔医学院医药科学研究中心,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大学,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔医学院医学技术学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔市第六中学,黑龙江齐齐哈尔161042;齐齐哈尔医学院医学技术学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔医学院医学技术学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔医学院医学技术学院,黑龙江齐齐哈尔161006【正文语种】中文【中图分类】O611.4【相关文献】1.CdSe:Mn量子点的制备及其光致发光特性研究 [J], 单云2.水相中CdSe与核/壳CdSe/CdS量子点的制备与发光特性研究 [J], 唐爱伟;滕枫;高银浩;梁春军;王永生3.GaN 基量子点的制备与光致发光特性的研究 [J], 黄文登;任亚杰4.非水稀溶液中SiO2包覆ZnO量子点的制备及其发光特性研究 [J], 刘猛;庄稼;迟燕华5.ZnS:Er量子点材料制备及其受激发光特性研究 [J], 张晓松;开桂云;李岚;李燕;韩旭;王志;刘艳格;董孝义因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
水热法制备ZnO六棱柱及其结构、光学性质研究--王志军【范本模板】
本科生毕业论文（设计）中文题目水热法制备ZnO六棱柱及其结构、光学性质研究英文题目The Preparation of ZnO Hexagonal Prisms with hydrothermal method and the Study of ItsStructure and Optical Properties学生姓名张志强班级07级3班学号11070322学院吉林大学物理学院专业物理学指导教师王志军职称副教授摘要摘要氧化锌(ZnO)是一种重要的II—VI族半导体材料，ZnO的禁带宽度为3.37eV，激子束缚能为60meV.由于ZnO在光学、电学和磁学方面具有优良的性质,它在光电子器件，光学催化剂,光电池等领域有着重要的应用.并且ZnO造价低廉，容易获得，纳米ZnO材料容易制备,因此纳米ZnO材料有着非常好的发展前景.本文利用水热法制备了纯的纳米ZnO晶体,并通过SEM,XRD,PL对制备的样品进行了表征,分析了样品的形貌和光学特性。
研究了不同温度对纳米ZnO晶体生长的影响.样品的SEM图表明样品中含有大量的六方纤锌矿结构的ZnO晶体，XRD谱线与标准ZnO的衍射谱线吻合的较好,PL图像表明ZnO晶体样品在紫外光区域具有较好的发光特性。
关键词氧化锌；纳米材料；水热法；光致发光AbstractAbstractZnO is an important member of the compound semiconductors，with a band gap of 3。
37eV and an excition binding energy of 60meV。
Because ZnO possess unique optic，electronic and magnetic properties，It has been widely used in many different applications, such as optoelectronic devices, photo-degradation materials，as well as solar cells, etc. The price of ZnO is very cheap and ZnO nanostructures are easy to produce。
《核壳结构ZnO-C量子点用作有机太阳能电池电子传输层研究》
《核壳结构ZnO-C量子点用作有机太阳能电池电子传输层研究》核壳结构ZnO-C量子点用作有机太阳能电池电子传输层研究核壳结构ZnO/C量子点在有机太阳能电池电子传输层的应用研究一、引言随着科技的进步，有机太阳能电池（Organic Solar Cells, OSC）因其环保、轻便、低成本等优势，正逐渐成为光伏领域的研究热点。
电子传输层作为有机太阳能电池的重要组成部分，其性能的优劣直接影响到电池的光电转换效率及稳定性。
近年来，核壳结构ZnO/C量子点因其独特的光电性能和稳定的物理化学性质，在电子传输层的应用中表现出巨大潜力。
本文将重点探讨核壳结构ZnO/C量子点在有机太阳能电池电子传输层的应用及其相关研究。
二、核壳结构ZnO/C量子点的制备与性质核壳结构ZnO/C量子点是一种具有特殊结构的纳米材料，其制备过程通常包括核的合成、碳壳的包覆以及量子点的表面修饰等步骤。
这种结构能够有效地提高ZnO量子点的稳定性和光电性能。
ZnO作为核心，具有较高的电子迁移率和良好的光学性能；碳壳的包覆则能够进一步提高其稳定性和抗光氧化能力。
三、核壳结构ZnO/C量子点在电子传输层的应用在有机太阳能电池中，电子传输层的主要功能是收集和传输光生电子，减少电子与空穴的复合，从而提高电池的光电转换效率。
核壳结构ZnO/C量子点因其良好的电子传输能力和较高的稳定性，被广泛应用于电子传输层的制备。
首先，核壳结构ZnO/C量子点的高电子迁移率使得其能够快速地传输光生电子，减少电子与空穴的复合，从而提高电池的短路电流和填充因子。
其次，碳壳的包覆使得ZnO量子点具有更好的化学稳定性和抗光氧化能力，从而提高电池的稳定性。
此外，核壳结构还能有效地调整量子点的能级结构，使其与有机光伏材料更好地匹配，进一步提高电池的光电转换效率。
四、实验设计与研究方法为了研究核壳结构ZnO/C量子点在有机太阳能电池电子传输层的应用，我们设计了一系列实验。
首先，通过溶胶-凝胶法或化学气相沉积法等方法制备核壳结构ZnO/C量子点。
纳米晶体ZnO的应用
•
•
利用热蒸发法所得到的纳米带
ZnO纳米带的SEM图像和 XRD图像[10]
ZnO纳米的TEM和HRTEM图像以及 相关的电子衍射图像[10]
液相法
• 液相法：是指在制备的过程中，采用溶液作为媒介或载体传递能量，使反应 源发生一定的物理化学反应，从而结晶长大制备纳米材料的方法。 根据传递能量的方式或者载体不同，液相法主要包括溶剂热(Solvothemlal)、 水热法(Hydrothermal)、超临界流体液固法(Supercritical fluid-liquidsolid)、化学反应自组装法(Self-assembly)等方法。 液相法中由于中间过程比较复杂，有关合成机理的研究不如气相法成熟，目 前较为成熟的机理是超临界流体液固法合成纳米材料中提出的溶液一液相一 固相机理(Solution-liqllid-solid）。
参考文献
• • • • • • • [1] 刘智昂. Zn基纳米材料的制备、微结构、生长机理及光谱研究[D].南昌航空 大学,2012. [2] 叶晓云,周钰明. 纳米ZnO研究进展[J]. 化学与生物工程,2010,02:1-6. [3] 田晓亮,孙婉婷,谢明政,井立强. ZnO纳米棒阵列在TiO_2介孔薄膜上的生长及 其表征[J]. 无机化学学报,2012,07:1441-1446. [4] 贺惠蓉. 氧化锌的制备及性能研究[D].陕西科技大学,2013. [5] Wang Z L, Song J. Piezoelectric nanogenerators based on zinc oxide nanowire arrays[J]. Science, 2006, 312(5771): 242-246. [6] 刘国强. 水溶液法制备ZnO纳米线/p+-Si异质结光电特性的研究[D].大连理 工大学,2012. [7] 张威,李梦轲,魏强,曹璐,杨志,乔双双. ZnO纳米线场效应管的制备及I-V特性 研究[J]. 物理学报,2008,09:5887-5892. [8] 王锦春. ZnO纳米线的光致发光（PL）行为研究[D].电子科技大学,2006. [9] Law M, Greene L E, Johnson J C, et al. Nanowire dye-sensitized solar cells[J]. Nature materials, 2005, 4(6): 455-459. [10] Pan Z W, Dai Z R, Wang Z L. Nanobelts of semiconducting oxides[J]. Science, 2001, 291(5510): 1947-1949.
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的半导体材料称之为量子点。量子点主要以 II-VI 族、III-V 族、IV-VI 族半导体
居多，每一个量子点通常含有数百到上万个原子，在外界光子的激发下，量子点
吸收光子在内部形成激子，激子中电子和空穴的再复合产生荧光发射。
量子点光学性能与尺寸关系：
量子点的尺寸根据“有效质量”模型可以由下面公式进行描述：
样品 9
课后作业及思考题：
① 量子点的定义。 ② 第一波尔激子吸收峰和波尔激子半径。 ③ 熟悉掌握 Origin 系列作图、Matlab 等软件工具。
④ 为什么利用“有效质量”模型估算出的量子点尺寸会比 TEM 直接观察的会大些，除去 “有效质量”模型可以估算量子点或纳米晶尺寸，你还知道有哪些模型？
Eg∗
≅
Egbulk
+
ℏ2π2 2r2
1 �meme∗
+
1 memh∗ �
−
1.8e2 4πεε0r
−
0.124e2 ℏ2(4πεε0)
1 �meme∗
+
1 −1 memh∗ �
公式中Eg∗是量子点对应的禁带宽度，Egbulk是半导体对应的块体材料（ZnO
的为 3.4 eV），ℏ2是普朗克常数，r 是量子点的半径，me∗是电子的有效质量（对 于 ZnO，为 0.24me），mh∗ 是空穴的有效质量（对于 ZnO，为 0.59me），me是自 由电子的有效质量，ε0是真空介电常数而ε是相对介电常数。可以看出量子点的 禁带宽度随着尺寸的减小是逐渐增大的，用专业术语描述是呈现“蓝移”趋势。
量子点的定义：
量子点其实是一种纳米级别的半导体材料，随着半导体材料的尺寸的不断减
小一直到一定的纳米尺寸之后，当材料的尺寸在 x, y, z 三个维度与电子的德布罗
意波或者是平均自由程相当或者是更小的时候，电子在材料中的运动会受到限制，
而电子的能量在三个维度上都是量子化的，人们把这种电子在三个维度上都受限
通过紫外可见吸收光谱测试，运用公式 Eg=1240/λcuttoff （eV）可算出 ZnO 颗粒 的禁带宽度。再结合上述公式即可算出所合成的 ZnO 纳米颗粒的半径。
实验过程：
① 0.5 g 乙酸锌+20 ml 甲醇在 60℃下搅拌溶解（保鲜膜密封）； ② 0.24g KOH+10ml 的甲醇室温条件下搅拌溶解； ③ 待温度稳定至 60℃，将溶解 KOH 的甲醇溶液用注射器以缓慢的加入乙 酸锌溶液中，当滴加完毕后开始计时，任意计量取出的时间，反应时间不超过 2 h（取不少于 4 组样品完成后续光学性能测量）；
#1
B1
0.0053 3.818000
Aging time (s)
表格 1 随着时间演化样品 Eg 及尺寸的变化趋势
样品标号 样品 1 样品 2 样品 3 样品 5 样品 6 样品 7 样品 8 间隔时间 禁带宽度 计算尺寸
注：间隔时间单位取 min，禁带宽度取 eV，而计算尺寸取 nm。
ZnO 量子点的合成及光学性质评估
实验目的：
（1） 了解量子点的基本定义和应用领域； （2） 熟悉量子点五大效应； （3） 掌握量子的合成工艺及理论光学的尺寸依赖性； （4） 测量量子点的光学吸收并证实理论光学的尺寸依赖性； （5） 理论计算量子点的尺寸；
实验背景：
纳米技术是利用单个原子或者分子来制备物质的科学技术。1959 年，“纳米 科学”这一概念最初是由著名物理学家费曼在加州理工大学中的一次演讲中提出 的。上世纪 80 年代，自从 Bell 实验室成功制备出 CdS 纳米晶以后，便拉开了量 子点的研究序幕。其独特的物理化学特性，潜在的应用前景引起人们广泛的研究 兴趣。经过多年的研究，随着合成、测试与表征手段的不断提高，纳米科学技术 得以迅速发展，己经成为一个集前沿性、交叉性和多学科交叉的的新兴研究领域， 研究对象涉及物理学、光学、化学、材料学、机械学、微电子学、生物学和医学 等多个不同的学科。
将测试的数据按照下面表格形式填写并形成对应的实验报告，将表格数据用 Origin 作图（如下列给出版式）。
Absorbance (a. u.)
1.5
0 min
1.2
1 min 3 min
5 min
0.9
30 min
90 min
120 min
0.6
0.3
Radius Cubed (nm3)
0.0 260 280 300 320 340 360 380 400
5. 紫外可见吸收光谱的原理？
荧光量子点是材料的尺寸与与其激子波尔半径相当或者是更小的荧光纳米 材料。由于其在尺寸上的特殊性，使其具有其对应的体材料和单个以及分子所不 具备的特殊性质，导致其物理性质，化学性质即不同宏观的体材料物质也不同于 微观的原子分子，而是介于两者之间，如量子尺寸效应、表面效应、介电限域效 应、量子隧道效应以及库伦阻塞效应。随着纳米技术的发展，荧光量子点己经在 太阳能电池、发光二极管、光电探测器、生物荧光成像等领域发挥了重要的应用 作用。21 世纪纳米技术的主要任务就是利用所制备的纳米材料的新颖的物理或 者化学特性，并以此设计发展材料新型的应用以及制造出各种各样的器件;通过 不断优化纳米材料的制备方法，进一步推动其实际应用。
光学吸收测量过程：
利用 TU-9010 紫外可见分光光度计测试 ZnO 的吸收光谱，以甲醇作为分散 溶剂。 尺寸计算过程：
1 首先在电脑上装好 Origin 8.0 软件，将紫外可见吸收光谱数据直接拖入 [book 1]列表栏中；
2 鼠标左键单击 B(Y)列选定使其变黑，单击线性作图按钮做出吸收对波长 的变化关系图；
Wavelength (nm)
图 2 ZnO 量子点的吸收光谱虽时间的演变图
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
0
#1 Polynomial Fit of #1
Model
Polynomi
Adj. R-Squa 0.96009
Value Standard Err
#1
Intercept 6.9030 1.25832
3 在图中直线部分段（即吸收截止带边）外延直线，与(y=0)的坐标横轴交 为吸收截止带边对应的截止波长，利用 Eg=1240/λcuttoff （eV）可算出 ZnO 颗粒 的禁带宽度。
图 1 ZnO 量子点的禁带宽度的求法
4 将上面所得的 Eg 带入禁带与尺寸关系公式，将 1/r 作为自变量求解关于 自变量的一元二次方程，即可得到 r 半径值（自行查找 ZnO 的相关参数，可参 照刘恩科半导体物理学书后附表所列的数据，主要包括电子和空穴的有效质量， 介电常数等相关信息，计算过程可以通过 Matlab 或 Mathematics 等相关软件）。 实验表格处理：