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金属-半导体纳米异质结构的能量转移动力学研究

廖源  高博  董振超  侯建国  
【摘要】:随着纳米科学技术的发展,将不同材料组合在一起的异质纳米体系成为功能光电材料的一个重要研究方向。其中金属-半导体异质纳米结构,由于其具有互补的光学性能而倍受关注。目前金属-半导体异质纳米结构在制备、光电性质以及光致电荷转移方面的研究已经取得了很多进展,但仍有不少问题有待进一步探索和澄清,特别是关于激发态的能量转移过程和效率等问题尚有待进一步研究。利用瞬态光谱技术研究了Au-CdSe纳米异质结构体的能量与电荷转移过程。光致发光谱研究表明,与CdSe量子点以及CdSe量子点与纳米Au颗粒的机械混合物的发光相比,直接结合的Au-CdSe纳米异质结构体的荧光发射大大减弱。通过时间分辨光谱,在异质结二聚体中发现了一个新的来源于从CdSe量子点到Au纳米颗粒的快速电荷转移衰变通道(0.76ns,约占69.7%),这可能是量子点发光淬灭的主要原因。在乙醇溶剂的帮助下,CdSe量子点中的空穴被迅速转移走,而电子则在Au纳米颗粒上得以储存。通过电荷指示剂亚甲基蓝分子可以估算出转移到Au纳米颗粒上的电子可以被保持在100min以上。通过对实验的进一部分析,我们给出了一个完整的能量转移与电荷存储的物理图像。这一结果将对未来金属-半导体纳米异质结构在光催化和太阳能电池应用方面有着重要影响。

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