ZnSe一维纳米材料的液相合成、掺杂、及其光学性质研究

摘要

鉴于Ⅱ-Ⅳ族一维半导体纳米材料在材料科学中的重要地位，基于当前液相化学方法合成Ⅱ-Ⅳ族一维半导体纳米材料的研究进展，本论文以ZnSe为研究对象，发挥液相化学合成技术在控制材料的微结构、形貌和尺寸等方面的优势，合成了一系列ZnSe一维纳米结构。具体内容主要包括以下几个方面：
　　 1.采用温和的溶剂热方法，获得Mn2+取代掺杂的一维[Zn1-xMnxSe](DETA)0.5(DETA=二乙烯三胺，x=0-0.3)有机-无机杂化纳米带。我们详细考察了掺杂量对该杂化纳米带的光学性质的影响，并通过高压荧光、低温荧光和电子顺磁共振等手段详细的研究了掺杂的有机-无机杂化半导体纳米结构材料的发光性质。结果表明Mn2+的黄光发射强度会随着温度降低至30K而逐渐增强；加压时Mn2+的黄光发射峰会发生显著的红移而荧光强度也会有显著的下降。以2.54 GPa为拐点，黄光发射峰的位置分别随压强做线性变化并呈现出两个压力常数。在较高压强下的压力常数是由于材料由直接带隙半导体向间接带隙半导体相变产生的，而较低压强下的压力常数则被归结为二乙烯三胺(DETA)分子的压缩效应。
　　 2.以上述的[Zn1-xMnxSe](DETA)0.5(DETA=二乙烯三胺，x=0-0.15)有机-无机杂化纳米带为模板，分别以十八烯(ODE)和乙二醇(EG)为溶剂在温和的条件下除去模板中的DETA获得了ZnSe纳米管和纳米线以及Mn2+取代掺杂的纳米管并详细考察了溶剂对产物最终形貌的影响。结果表明，ODE做为溶剂时脱胺得到ZnSe纳米带是热效应的结果，而EG为溶剂得到ZnSe纳米管则是由于取向搭接辅助的克根达尔效应的结果。
　　 3.在环己胺(CHA)和去离子水(DIW)二元混合溶剂体系中通过调节CHA和DIW的配比合成出超长的ZnSe纳米线，CHA和DIW的配比对产物的最终形貌具有重要影响。通过光致发光的考察发现ZnSe纳米线的带边发射(NBE)在375nm(3.3eV)，和体相ZnSe带隙(3.7eV)相比发生显著蓝移，说明这种超长纳米线具有明显的量子尺寸效应。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.1.1半导体材料基础

1.1.2 Ⅱ-Ⅴ族硫属化合物半导体的晶体结构

1.2一维半导体纳米材料的合成方法

1.2.1平版印刷(lithography)

1.2.2气-液-固(VLS)生长

1.2.3溶液-液-固(SLS)法

1.2.4超临界-流-液-固(SFLS)法

1.2.5模板法(template)

1.2.6取向搭接(oriented attachment)

1.2.7溶剂热/水热生长(solvothermal/hyrtrothermal growth)

1.3 Ⅱ-Ⅳ族半导体一维纳米结构的合成

1.3.1 Ⅱ-Ⅴ族纳米线

1.3.2 Ⅱ-Ⅴ族纳米带

1.3.3 Ⅱ-Ⅴ族纳米管

1.3.4 Ⅱ-Ⅴ族有机-无机杂化一维纳米结构

1.4 Ⅱ-Ⅳ族半导体一维纳米结构的性质和应用

1.4.1光致发光、电致发光、阴极射线发光

1.4.2激光器

1.4.3波导

1.4.4电光调节器

1.4.5太阳能电池

1.4.6场效应晶体管

1.4.7光电探测器

1.4.8光催化

1.4.9压电纳米发电机

1.5本论文的选题背景和研究内容

参考文献

第二章 Mn取代的[Zn1-xMnxSe](DETA)0.5(x=O-0.3)有机-无机杂化纳米带的合成、电子顺磁共振和光学性质研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1[Zn1-xMnxSe](DETA)0.5纳米带的合成

2.2.2表征

2.3结果和讨论

2.3.1[Zn1-xMnxSe](DETA)0.5纳米带的制备和表征

2.3.2[Zn1-xMnxSe](DETA)0.5纳米带的形貌

2.3.3[Zn1-xMnxSe](DETA)0.5纳米带中Mn的含量

2.3.4[Zn1-xMnxSe](DETA)0.5纳米带的电子顺磁共振光谱(EPR)

2.3.5[Zn1-xMnxSe](DETA)0.5纳米带的光学性质

2.3.6温度和荧光决定的[Zn1-xMnxSe](DETA)0.5纳米带的荧光性质

2.4结论

参考文献

第三章液相中选择性合成Zn1-xMnxSe(x=O-O.15)纳米带和纳米管以及他们的电子顺磁共振与光学性质

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1[Zn1-xMnxSe](DETA)0.5纳米带的合成

3.2.2[Zn1-xMnxSe]纳米带的合成

3.2.3[Zn1-xMnxSe]纳米管的合成

3.2.4表征

3.3结果与讨论

3.3.1 ZnSe纳米带和纳米管的结构和形态

3.3.2 ZnSe纳米带和纳米管的形成机理

3.3.3 ZnSe纳米带和纳米管的光学性质

3.3.4 Mn2+取代掺杂的Zn1-xMnxSe纳米管

3.4结论

参考文献

第四章超长闪锌矿ZnSe纳米线的合成和光学性质研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1样品制备

4.2.2样品表征

4.3结果与讨论

4.3.1 X-射线粉末衍射(XRD)

4.3.2形貌分析

4.3.3溶剂配比对产物形貌的影响

4.3.4光致发光(PL)光谱

4.4结论

参考文献

致 谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果