Cu、In 共掺杂ZnSe量子点的制备及应用

论文总字数：27546字

摘 要

本文以水溶性ZnSe类量子点为研究对象，围绕Cu、In共掺杂ZnSe量子点的制备—荧光调控—机理分析的研究主线，详细探究了量子点制备过程中溶液pH值、配体投料比、Zn/In给进比、Cu投料比等实验因素对Cu、In共掺杂ZnSe量子点荧光特性的影响，通过综合调控各种实验因素调控量子点的荧光性能，成功制备出了具有预期荧光性能的水溶性的Cu:ZnInSe量子点。此实验为深入研究高性能ZnSe类量子点的生长规律提供了实验依据。通过此法制备出的具有黄色荧光Cu:ZnInSe量子点，由于其极佳的稳定性、良好的生物适应性、无细胞毒性以及可调的辐射量有望应用于太阳能电池、LED以及生物影像等方面。

关键词：无毒水溶性量子点， Cu:ZnInSe量子点制备， 量子点荧光调控

PREPARATION AND APPLICATION OF CU DOPED ZNINSE QUANTUM DOTS

Absract

This thesis focuses on the preparation, optical property tuning and luminescent mechanism for aqueous ZnSe quantum dots (QDs). We have investigated the influence of several experimental conditions during the synthesis of QDs, including solution pH values, ligand feeding ratios, Zn/In feeding ratios, Cu feeding ratios. By rationally combining these experimental conditions, Cu:ZnInSe QDs has been synthesized which is expected available to investigate the growth of high performance ZnSe QDs. Due to the extremely high stability, good biocompatibility, non-cytotoxicity and tunable emission, as-prepared Cu:ZnInSe QDs is expected to be applicable in solar cells, LED, and bio-imaging.

KEY WORDS: non-cytotoxic aqueous QDs, preparation of Cu:ZnInSe QDs, optical property tuning

目 录

摘要 …………………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract ………………………………………………………………………………… Ⅱ

1. 绪论 ……………………………………………………………………………1

1.1 引言 ……………………………………………………………………………1

1.2 量子点的基本性质 ……………………………………………………………1

1.2.1 量子点的发光原理 ………………………………………………………1

1.2.2 量子点的光学性质 ………………………………………………………2

1.3 量子点的基本效应 ……………………………………………………………3

1.3.1 量子尺寸效应 ……………………………………………………………3

1.3.2 表面效应 …………………………………………………………………3

1.3.3 量子限域效应 ……………………………………………………………3

1.3.4 量子隧道效应 ……………………………………………………………4

1.4 量子点的制备方法 ……………………………………………………………4

1.4.1 有机金属法 ……………………………………………………………4

1.4.2 有机绿色化学法 ………………………………………………………5

1.4.3 水相法 …………………………………………………………………5

1.4.4 水热法 …………………………………………………………………5

1.5 量子点的掺杂方法 ……………………………………………………………6

1.5.1 成核掺杂 …………………………………………………………………6

1.5.2 生长掺杂 …………………………………………………………………6

1.6 量子点的应用 …………………………………………………………………7

1.6.1 量子点LED ……………………………………………………………7

1.6.2 生物应用 ………………………………………………………………7

1.6.3 量子点太阳能敏化电池 ………………………………………………9

1.7 本论文的重要内容 …………………………………………………………10

1. Cu、In共掺杂ZnSe量子点的制备 ……………………………………………11

2.1引言 …………………………………………………………………………11

2.2 实验部分 ……………………………………………………………………11

2.2.1 实验试剂 ………………………………………………………………11

2.2.2 制备NaHSe溶液 ……………………………………………………11

2.2.3 制备Cu:ZnInSe量子点溶液 …………………………………………12

2.2.4 性质表征 ………………………………………………………………12

2.3 数据部分 ……………………………………………………………………12

2.3.1 pH值对Cu:ZnInSe量子点的影响 ……………………………………12

2.3.2 MPA配体投料比对Cu:ZnInSe量子点的影响 ……………………14

2.3.3 Zn/In给进比对Cu:ZnInSe量子点的影响 …………………………16

2.3.4 Cu投料比对Cu:ZnInSe量子点的影响 ………………………………17

2.3.5 Cu:ZnInSe量子点的最佳制备条件 ……………………………………19

2.4 结论 …………………………………………………………………………19

致谢 ………………………………………………………………………………………21

参考文献（References） ………………………………………………………………22

1. 绪 论
   1. 引言

量子点是一种特殊的半导体纳米晶，通常是指具有较强荧光性质的、在三个维度（长、宽、高）均为纳米尺度的半导体纳米晶。量子点形状属于球形或类球形，材质为半导体材料、稳定时直径在2～20 nm左右的纳米粒子。量子点是在纳米尺度上的原子和分子的集合体，既可由一种半导体材料组成，如由IIB、VIA族元素（如CdS、CdSe、CdTe、ZnSe等）或IIIA、VA族元素（如InP、InAs等）组成，随着量子点的发展，由一元量子点（如Au、Ag）到二元量子点（如CdSe、CdTe等）再到三元量子点（如掺杂型，合金型、核壳型、混杂型等），量子点的种类越来越繁复多样，分类也更加细致。量子点的尺寸处于微观分子与宏观体相材料之间，赋予了量子点许多有别于其他分子材料的特殊的光、电、磁特性。

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