离子掺杂的半导体纳米晶研究进展.docVIP

------------------------------------------------------------------------------------------------ —————————————————————————————————————— 离子掺杂的半导体纳米晶研究进展 2012年7月 重庆师范大学学报(自然科学版) ()JournalofChoninormalUniversitNaturalSciencegqgNy 第29卷第4期Vol.29No.4 Jul.2012 )浙江宁波3白城师范学院,土木工程学院,吉林白城115016;3.37000(宁波工程学院机械工程学院;宁波工程学院材料工程研究所,1.2. 2 ,曹 盛2,黄金霞3郑金桔1, ::/DOICNKI50-1165N1115.015 * 摘要:过渡金属掺杂的纳米材料具有高效、稳定和可调谐的可见近红外发射光谱的特点,尤其是由于大的斯托克斯-位移而抑制了发光材料自吸收的问题,已经成为光学材料中一个重要的分支。回顾了关于Mn离子掺杂纳米晶研究进展中的几个关键问题。得到晶核掺杂和生长掺杂方式相比于传统的“一锅法”在制备方式更有优势;从回顾关于得出要获得掺杂浓度可控的量子Mn掺杂机理上的各种解释和在宿主纳米晶中引入大量的掺杂剂所面临的困难中, 点需要考虑纳米晶表面自清洁效应,纳米晶形状、晶体结构、晶面、表面活性剂以及Mn离子与宿主阳离子的尺寸差别引入的晶格压力等关键因素;利用理论和实验深刻解释了M指出宿主到Mn离子的发光机理,n离子的高能量转移速率是获得高效的M掺杂机理以及发光机理的综合探讨,为n离子发光的关键因素。通过对掺杂量子点的制备、制备掺杂浓度和掺杂位置可控的光学性能优良的掺杂量子点方面的研究提供参考。关键词:掺杂;半导体纳米晶;掺杂纳米晶;光学性能中图分类号:TM23 文献标志码:A ()文章编号:1672-6693201204-0082-06 发射光谱 量子点具有激发光谱宽且连续分布、 窄而对称、颜色可调、光化学稳定性高、荧光寿命长等优越的荧光特性,是一种理想的荧光探针。自从 [][]20世纪80年代Ekimov1和Brus2分别在玻璃基质和胶体溶液中发现量子点以来,由于上述独特的 究表明,掺杂发光材料相比于非掺杂材料具有更高的光化学和热稳定性,并且用ZnS,ZnSe等宿主材料代替目前应用最广泛的含镉材料,避免了重金属 ]17-20 。本文将从掺杂量子点的制镉对环境的污染[ 备,掺杂过程机理以及该体系光学性能研究进展的 性能,量子点已经成为人们当前纳米科学与纳米技 3-6] 。与金属材料相比,术研究领域的热点之一[半导]7 ,体纳米晶由于其显著的量子限域效应[广泛应用]]8-910-12]13-14 、、、于催化[光电子器件[太阳能电池[药物]15 传送和生物诊断[等不同领域。要实现其应用目 1掺杂纳米晶的合成进展 3个方面回顾该领域的发展现状和面临的挑战。 [1] 在1等首先报道了M994年,Bharava2n掺g杂的Z特性,发现其发光量子nS纳米晶的发光(PL) 的,制备高质量的纳米材料是前提因素。到目前为止,人们仍主要致力于半导体纳米晶光学性质的基础研究。 在宿主半导体的晶格上引入有光学活性的掺杂 ]3,16 。通过M、体研究领域中非常活跃的一个分支[n Cu掺杂可以获得一系列从红外到可见的光致发光 效率(达到了1远远地大于相应的体材料,QY)8%,而且Mn离子的荧光寿命从毫秒缩短到了纳秒量 级,从此引起了人们对掺杂纳米材料的发光性质及其在发光显示、传感器以及生物荧光标记等应用的极大研究热情。 通入氩气,在Mn和Zn的前驱体液放入反应瓶中,一个较高的温度注入Se的前驱体液来获得Mn掺带边激子发射仍然存在,但Mn离子发射在PL光 [] 几年之后,将Norris等人4用高温胶体合成法, ,剂(如过渡金属离子)来修饰其性能已经成为半导 颜色。另外相对于非掺杂量子点,杂质发射的重要特征就是能量相对于宿主的带隙发生了红移,大大增加了斯托克斯位移量,从而减少了发光材料自吸收的问题,特别适用于大功率发光器件上。同时,研 该掺杂纳米晶光致发光(效率ZnSe纳米晶,PL)(为2尽管OY)2%。在优化了合成条件的情况下, * 收稿日期:2012-03-23