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1. 研究目的与意义(文献综述)
量子点,又称为半导体纳米晶,是一种由几个原子组成的准零维纳米结构,半径小于或接近于体材料的激子玻尔半径。其小尺寸使得准连续的能带演变为类似于分子的分立能级结构,表现出强的量子限域效应,使材料的光学、电学等性质可调谐,从而具有一系列新异的电子和光学性质,如激发光谱宽、发射光谱窄、发光波长随尺寸组分可调、光稳定性好等,这些特点使他们广泛应用于生物成像[1]、发光二极管[2]、光催化[3]、太阳能电池和发光器件中[4]。
目前,人们研究最多的是二元量子点,这些量子点主要由Ⅱ-Ⅵ族cds、cdse、cdte和Ⅳ-Ⅵ族pbs等半导体元素组成[5-6]。虽然这些量子点有着令人满意的光谱学特性,cd、pb等重金属元素潜在的毒性却极大限制了其实际应用[7]。近几年来,Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元半导体(agins2,cuins2)纳米晶的合成与应用受到关注[8-10],与传统的Ⅱ-Ⅵ族和Ⅳ-Ⅵ族二元量子点相比,Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元量子点没有明显的第一激子峰,发射光谱宽且斯托克斯位移大,在可见光和近红外区吸光系数大,平均荧光寿命普遍比二元量子点高[11-12]。
Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族银铟硫(agins2,ais)作为直接带隙的三元硫属化合物,跃迁过程不需要声子的参与,具有较高的发光效率。在低温时形成四方相的黄铜矿结构,带隙为1.87ev;高温时形成正交相结构,其带隙约2.03ev,体材料的激子波尔半径约为5.5nm[13]。与其他Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体材料相比,ais量子点有着不同的化学性质,因为即使在低温下ag 与s2-之间也有高反应活性。根据路易斯酸碱理论,s2-属于软碱,而ag 属于软酸,因而ag 与s2-能快速反应形成稳定产物[14]。其三元构成使得它在制备过程中能够操控的变量更为丰富,通过调节三种元素之间的化学计量比、温度、反应时间等便可对其尺寸进行调谐,进而实现对量子点发光性能的调控。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
材料制备:
(1)通过一锅煮法制备agins2量子点,改变反应时间和反应温度得到各条件下的样品。
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。
第4-8周:按照设计方案,通过一锅煮法制备agins2量子点,改变反应时间和温度,采用tem、xrd、uv-vis和pl光谱和吸收光谱等测试手段分析时间和温度对所合成量子点的微观形貌和光学性能的影响。
第9-12周:按照设计方案,通过一锅煮法制备agins2/zns核壳结构量子点,采用tem、xrd、uv-vis和pl光谱和吸收光谱等测试手段分析反应温度对所合成量子点的微观形貌和光学性能的影响。
4. 参考文献(12篇以上)
[1] deng d w, chen y q, cao j, etal. high-quality cuins2/zns quantum dots for in vitro and in vivobioimaging[j]. chem mater,2012,24(15) :3029-3027.
[2] shen h b, cao w r, shewmon nt, et al. high-efficiency, low turn-on voltage blue-violet quantum-dot basedlight-emitting diodes[j]. nano lett, 2015, 15(2) :1211-1216.
[3] takahashi t,kudo a, kuwabatas, et al. plasmon-enhanced photoluminescence and photocatalytic activities ofvisible-light-responsive zns-agins2 solid solution nanoparticles[j].j phys chem c, 2013, 117(6): 2511-2520.
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