ZnSe、ZnSe:Mn及ZnSe:Mn/nZnS纳米颗粒的制备和物性研究

摘要

半导体纳米颗粒由于自身量子限域效应带来的独特光学性质使其在发光二极管，太阳能电池，半导体激光器，电致发光器件及生物医学等方面有广泛的应用前景。最近几年，ZnSe纳米颗粒以一种良好的宽带隙半导体材料逐渐进入人们的视野，并成为研究热点。本文的主要内容是合成并表征油相的，分散性好的，发光效率高的ZnSe类量子点，并探究其发光特性在脉冲强磁场下的性质。
　　首先，采用热注射法，在十八烯中，以溶解在油胺和正十二硫醇的硒粉作为硒源，以硬脂酸锌作为锌源合成发蓝光的ZnSe量子点。通过改变加入硒前驱液的温度以及ZnSe纳米晶的生长时间，我们发现在270℃加入硒前驱液，反应20min得到的ZnSe纳米颗粒的发光性能最好。利用透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD）对制备的ZnSe纳米颗粒的形貌和晶体结构进行表征，结果表明，产物具有较好分散性，呈近似球形，直径约为4.55nm，属于立方闪锌矿结构。
　　然后，我们合成了ZnSe:Mn纳米颗粒，探究不同实验条件对其发光性质的影响，结果表明在锰的掺杂浓度为2％，硒的前驱液注入温度为250℃，ZnSe:Mn内核生长时间为5min，纳米颗粒荧光特性较好，荧光效率为36.8％，发光峰位于585nm。纳米颗粒平均直径为6.27nm，分散性较好，结构为立方闪锌矿结构。
　　其次，在ZnSe:Mn纳米颗粒的合成方案基础上，使用外延生长技术，在ZnSe:Mn纳米颗粒外面包覆不同层数的宽带隙半导体材料ZnS。XRD图显示 ZnSe:Mn/nZnS仍为立方闪锌矿结构，但是随着包覆层数的增加，衍射峰峰位向大角度ZnS晶型移动。从TEM图可得，随着ZnS层数的增加，纳米颗粒直径从6.27nm到9.22nm。随着ZnS层数增加，荧光峰位不断发生红移，最大红移幅度达到20nm。当包覆三层ZnS时，纳米颗粒的荧光效率最佳，达到56.6％
　　最后，测试发现ZnSe:Mn(2％)纳米颗粒在83K的温度下荧光强度较室温增强100％，随着磁场强度的改变，纳米颗粒的荧光强度在波动中缓慢增强。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1纳米材料概论

1.2纳米颗粒的特殊性质

1.3纳米颗粒的合成方法

1.4纳米颗粒的应用

1.5 ZnSe类纳米颗粒的研究进展及本文的指导思想

2 实验材料、实验仪器及表征手段

2.1实验材料

2.2实验仪器

2.3样品测试仪器

3 ZnSe纳米颗粒的合成与表征

3.1 ZnSe纳米颗粒的合成

3.2 ZnSe纳米颗粒的形貌与结构分析

3.3 ZnSe纳米颗粒的光学性质分析

3.4 ZnSe纳米颗粒合成原理的研究

3.5本章小结

4 ZnSe:Mn纳米颗粒的合成及表征

4.1 ZnSe:Mn纳米颗粒的合成

4.2 ZnSe:Mn纳米颗粒的形貌与结构分析

4.3 ZnSe:Mn纳米颗粒的光学性质分析

4.4 本章小结

5 ZnSe:Mn/nZnS纳米颗粒的合成与表征

5.1 ZnSe:Mn/nZnS纳米颗粒的合成

5.2 ZnSe:Mn/nZnS纳米颗粒的形貌与结构分析

5.3 ZnSe:Mn/nZnS纳米颗粒的光学性质分析

5.4本章小结

6 脉冲强磁场对ZnSe:Mn纳米颗粒荧光性质的影响

6.1脉冲强磁场简介

6.2 脉冲强磁场对纳米颗粒荧光性质的影响

6.3本章小结

7 结论与展望

7.1全文总结

7.2本文创新点

7.3展望

致谢

参考文献