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不同稳定剂对水溶性CdTe纳米晶光学性质的影响

王琰  侯延冰  唐爱伟  封宾  滕枫  
【摘要】:Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶显示了其依赖尺寸的独特的光学性质,无论从基础理论研究的角度还是从实际应用的角度都引起了人们极大的兴趣。CdTe 纳米晶作为一种重要的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,在 LEDs,光子学材料和生物标记方面都被广泛应用,而且 CdTe 与其它的Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米(CdSe)相比,具有近红外活性,它的近红外活性对太阳能电池和体内生物检测等方面的应用是极其重要的。制备高质量的量子点材料是理论和应用研究的前提条件。我们的实验采用水相合成 CdTe 纳米晶,水相合成所需设备简单,操作方便,成本低,可重复高,表面电荷和表面性质高度可调,各种官能团很容易引入,而且避免了毒性有机溶剂的使用,与油相 TOP-TOPO 合成法相比较有很多优点,因此水相合成 CdTe 纳米晶也成为人们研究的一个热点。近年来有很多文章报道了不同的制备条件例如反应的时间,温度,溶液的 PH 值,以及反应物的配比,稳定剂的量等对制备的 CdTe 纳米晶性质的影响,但是很少有报道研究不同的稳定剂对合成样品性质所造成的影响。在水相中合成的半导体量子点 (CdTe,CdSe,ZnSe)主要是以巯基化合物巯基乙酸(TGA)作为稳定剂。目前,使用的这类巯基稳定剂在水相中合成的 CdTe 量子点表面多数带有负电荷,仅限于与带正电荷的分子发生相互作用。我们在优化 TGA 系统中反应条件(时间,温度,反应物配比)的基础上, 分别用巯基乙酸(TGA),巯基丙酸(MPA),L-半胱氨酸(L-Cys),3-巯基-1,2-丙二醇 (TG)作为稳定剂,并研究了特定的稳定剂在不同反应时间所制备的纳米晶吸收光谱和发射光谱的变化以及稳定剂对粒径随时间变化规律的影响,研究了不同的稳定剂对所合成的 CdTe 纳米晶的形貌,稳定性以及光学性质的影响。实验中保持所有的实验条件一致,仅仅是改变稳定剂,发现用 L-半胱氨酸,巯基乙酸,巯基丙酸,3-巯基-1,2-丙二醇所得到的 CdTe 纳米晶的吸收峰位置分别在522,491,465,452 nm;发射峰位置分别在552,540,517,493 nm,这是受稳定剂本身官能团的性质和空间阻碍作用的影响,不仅仅是巯基的影响,L-半胱氨酸中的氨基,3-巯基-1,2-丙二醇中的羟基都会对纳米晶的生长产生作用。通过改变稳定剂不仅仅可以实现光谱可调,并且还会影响纳米晶的型貌,表面性质,生长过程,稳定性, 从而影响光学性质。

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