30000字硕士毕业论文硫化锌和过渡金属掺杂量子点的合成
论文类型：硕士毕业论文
论文字数：30000字
论点：量子,发光,掺杂
论文概述：
ZnS作为一种重要的半导体光电材料入手，分析了 ZnS系及过渡金属掺杂量子点合成研究，由硕士论文事业部整体提供。
论文正文：
引言:从硫化锌作为一种重要的半导体光电材料入手，分析了硫化锌体系和过渡金属掺杂量子点的合成研究，全文由硕士论文部提供。
第一章导言
导言
纳米材料主要是指三维中至少有一维的材料空其数量级达到纳米级(1 } 1 μm)。对这类材料的研究也为人类理解和改造自然提供了新的途径，促进了人类取得更大的进步。这种材料在许多领域显示出独特的优势，特别是在光、电、磁和灵敏度方面。与传统发光材料相比，发光纳米量子点材料将具有更好的发光性能，特别是一些传统材料所不具备的特殊的新光学性能，因此由这种材料制成的发光器件的分辨率将大大提高。根据不同的合成方法，量子点纳米材料也能引起相应的光谱红移和蓝移，并能在光学中表现出更宽的频带和更强的吸收特性。
纳米发光材料由于诸多优势，已经成为纳米材料研究领域的热点，对该领域的进一步发展具有深远的意义。
1.2量子点的定义及其应用
量子点(QDs)是目前纳米材料研究中非常热门的研究领域。量子
子点(直径1 }1 Onm)的概念是美国物理学家Chemla和Miller在20世纪80年代共同提出的。它指的是以某种方式由一定数量的原子组成的半导体纳米粒子。量子点由于其量子尺寸效应，具有不同于块状材料和普通分子的光学和电学性质。当量子点的粒径接近玻尔激子半径时，相应的电子结构也从体连续能带结构变为原子状离散能级结构。随着尺寸逐渐减小，量子点材料中载流子(电子，空空穴)的运动受到限制，导致动能增加，从而增加半导体粒子中导带和价带之间的带隙。相应的吸收光谱和荧光光谱经历蓝移。尺寸越小，蓝移幅度越大，这是量子尺寸效应，如图所示。
1.2显示。鉴于量子点的这些特殊性质，许多研究领域的科学家们已经考虑最多的是通过改变量子点外观的大小来调整量子点的光电性质[2-6]以便这些研究结果可以应用于生物医学和光电器件。荧光量子点作为生物标记材料的想法首先是由加州大学伯克利分校的阿利维斯托团队和印第安纳大学[分校的涅团队提出的。
1.3过渡金属掺杂的量子点
1.3.1过渡金属掺杂的量子点发光机理
量子点材料作为重要的发光材料，经常通过掺杂来修饰它们的状态，以实现它们在生物标志物和太阳能电池中的应用。不纯离子可以在很大程度上改变其电学、光学和电磁性质。如果粒子中价电子的数量大于空空穴的数量，通过贡献电子的掺杂称为P型掺杂，而类似地，如果价电子的数量小于空空穴的数量，则粒子贡献空空穴，这种掺杂称为N型掺杂。这些电子或空空穴都作为载流子存在于电流中。在量子点应用中，通常需要载流子来实现工作和教育的目标。
材料中总是有一些发光中心。正是因为这些发光中心，发光才得以实现。
这些材料的发射光谱也由这些发光中心决定。复合发光和离散发光中心发光是普通发光材料引起的两种发光方式。复合发光是电子被激发，当它们进入激发态时，这些电子离开原来的发光中心，在被激发后进入导带。该电子和空空穴也存在于导带中，此时，这些被激发到导带中的电子再次与空空穴复合。经过这种激发后的复合，会产生发光，这就是我们所说的复合发光。正如我们所说的，离散发光中心的另一个发光原理是，当电子被激发进入激发态时，它们的位置不会离开原来的发光中心，并且在接收到能量后，它们将被激发到具有来自原来基态的更高能量的高能激发态。当电子从这个高能激发态返回基态时，它们会释放出一定的能量，从而引起发光，这是离散发光中心的发光。量子点因其粒径小而产生量子限制效应。激子，尤其是表面激子，由于界面结构的无序，在表面上具有大量缺陷。这些缺陷包括，例如，悬空空键或不饱和键的存在，甚至一些杂质。另一种可能性是，在原始能带中有许多额外的能级。原来的连续能带结构从原来的形式转变为准离散分子能级，动能也将增加。随着动能的变化，半导体粒子的有效带隙也会增加。半导体量子点被光激发后产生空腔-电子对(即激子)，电子和空腔相遇后能量以光的形式释放，这就是我们所说的发光现象。通常有三种带空腔的电子复合方法:
(1)带间复合。带间跃迁(Band to band transition)，也称为自由载流子复合，是指被激发到导带的电子与价带中的空空穴直接复合。一般来说，这种混合机制通常在温度较低、材料纯度较高的样品中更常见。这种复合发光的发射波长与禁带宽度成比例，即导带和价带之间的能量差决定发射波长。在普通材料中，导带中的电子与价带中的空穴空直接复合通常是不可能的。复合发光将采取另一种形式。禁带中有一些能级发光中心。电子与这些发光中心结合发光。通常，材料本身的缺陷、掺杂杂质或杂质和材料缺陷的组合构成这些发光中心。就发光效率而言，间接跃迁的复合通常高于带间直接跃迁的复合。就发光模式而言，主要包括发光中心内的电子跃迁、通过杂质中心的复合、导带电子和价带空空穴的复合。[/溴/] (2)杂质能级复合发光。杂质离子在禁带中形成局域能级，根据其发光性质，禁带可分为发光中心、电子陷阱和碎裂中心。限制在杂质中心的电子能量跃迁产生的发光称为离散发光。发光中心只有在获得更多能量后才会被激发，但是电子不会离开杂质中心。这种离散的光中心通常有两种类型:一种是发光中心基本上是孤立的，晶格效应只是一个微小的扰动。二是晶格极大地改变了活化杂质原子或离子的能级结构，但辐射跃迁仍然属于活化离子。
(3)表面缺陷态的间接复合发光。纳米粒子表面有许多悬空空键，形成许多表面缺陷态。当半导体量子点材料被入射光激发时，表面缺陷态容易捕获光生载流子并产生表面缺陷发光。量子点的表面形态越完整，表面捕获载流子的能力越弱，表面态的发光越弱。
以上三种发光方式同时存在，并且相互斗争。量子点表面的缺陷越多，电子和空穴的俘获能力越强空。一旦空穴空和电子同时产生，它们将容易被俘获，因此直接复合的可能性非常小，激子态发光将非常弱，甚至无法观察到。表面缺陷态发光成为唯一的发光模式。因此，我们需要尽可能避免表面缺陷引起的缺陷发光，然后获得我们希望获得更多的激子发光。因此，我们需要通过各种手段制备表面完整的量子点或修饰量子点的表面以减少表面缺陷，使空空穴和电子能够有效而直接地复合发光。
参考
[1]韦勒h，胶体半导体q-articles:固态和分子间过渡区的化学[j]，安格化学。Int。埃德·恩格尔，1993，32:41-53
[2]亨莱因·阿.小粒子研究:极小胶体金属和半导体粒子的物理化学性质[]化学评论. 1989，89:1861-1873
您可能需要购买化学硕士论文，请到化学硕士论文频道选择
巴文迪·g，施泰格沃德·m·L，布鲁斯·L·e .物理化学年度评论。[1990，41:477-496
[4]阿里维萨托斯《半导体团簇、纳米晶体和量子点[科学》. 1996，271:933-937
[5]斯蒂芬·E，巴文迪·M·g .化学研究账户。[1999，32:389-414
[6]穆雷·C·B，卡根·C·R，巴文迪·M·G，单分散纳米晶体和密堆积纳米晶体组装体的合成与表征[]。材料科学年度评论。[2000，30:545-612
[7]布鲁赫兹·姆，莫罗尼·姆，金·普·斯，阿里维萨托·阿·普·半导体纳米晶体作为荧光生物标记[]。科学。[1998，281(5385):2013-2016
[8]陈，华伦·华威，新兴工业化国家量子点生物偶联用于超灵敏非同构检测[]。科学. 1998，281 (5385): 2016-2019
[9]薛大顺。吴红才。硒化锌制备技术的研究进展[。光电技术与信息。2004.[17(2):1-4
[10]阿里维萨托斯《半导体纳米晶体物理化学展望》，[，1999年。物理化学，1996，100:13226-13239
[11]彭克国，施拉姆·米·C，卡达瓦尼卡·阿·V和阿里维萨托·阿·普.具有光稳定性和电子可及性的高发光CdS硫化镉核/壳纳米晶体的外延生长[]。化学社会杂志，1997，119:7019-7029
[ 12]海因斯·马亚和海底平顶山-辛内斯特·普.强发光硫化锌封端CdSe纳米晶体的合成与表征[]。物理化学，1 996，100:468-471
[13]宋克基和李斯，用于蓝光到紫外光发射的高发光硫化锌核壳量子点:合成与表征。科尔。引用该论文[，2001，1:169-173
[14]杨海和何洛威.高效且耐光的硫化锌钝化硫化镉:锰发光纳米晶体[.函数模型，2004，14: 152-156。
[15]李义和，王本根， 傅胜利等.硫化锌掺杂半导体纳米晶体材料的研究进展[[J]东北研究
硫化锌体系和过渡金属掺杂量子点的合成[/BR/]摘要5-6 [/BR/]摘要6 [/BR/]目录7-10 [/BR/]第1章导言10-25 [/BR/] 1.1导言10 [/BR/] 1.2量子点10-11 [/BR/] 1.3过渡金属掺杂量子点11-17 [/BR/]的定义和应用 1.3.2过渡金属掺杂量子点的合成机理13-16[/溴/] 1.3.3过渡金属掺杂量子点的合成进展16-17[/溴/] 1.4核壳量子点的合成17-19[/溴/] 1.5量子点的合成19-23[/溴/] 1.5.1水溶性量子点的制备19[/溴/] 1.5.2油溶性量子点的制备19-20[/溴/] 1.5 1.7主要研究内容和章节安排24-25
第2章实验方法和表征手段25-31
2.1实验原料和设备25
2.2实验流程25-26
2.3实验仪器和设备26-28
2.3.1实验仪器的构建26-28 [/BR/] 2.3.2主要应用仪器28 [/BR/] 2.4样品表征28-38 2.4.5透射电子显微镜29-30[/溴/] 2.5本章概述30-31[/溴/]第3章硫化锌量子点的制备31-48[/溴/] 3.1引言31[/溴/] 3.2硫化锌纳米粒子的制备31-34[/溴/] 3.2.1实验过程31-32[/溴/] 3.2.2反应时间对硫化锌量子点的影响32-34[/溴/] 3.3 3.4硒化锌量子点的合成37-48
3.4.1锌源的研究37-42
3.4.2络合剂的研究42-47
3.4.3本章概述47-48
第4章铜和锰掺杂硒化锌量子点的研究48-55
4.1引言48
4.2掺杂量子点的制备48-54 [/BR/) 4.3本章总结54-55
第5章硫化锌包层性能研究55-59
5.1引言55
5.2硫化锌:锰外包层硫化锌55-57
5.2.1实验方法55-56
5.2.2结果和讨论56-57
5.3总结57-59
第6章总结和展望59-60 [
[3]