论文部分内容阅读
本文研究了制备硫族化合物纳米材料的新方法，研究了硫族化合物纳米晶体的生长和组装机制，研究了硫族化合物纳米材料的光谱性质。本研究主要包括以下三个方面内容。
⑴硫族化合物半导体纳米晶(量子点)的制备和表征。粒径小于体材料激子玻尔尺寸的半导体纳米晶粒称为量子点。量子点具有明显的量子限域效应，在光电性质上有着特殊的表现。在实验工作中，通过单源金属有机前驱物热分解制备出了粒径在2～6nm，尺寸标准偏差在10％左右的硫化镉纳米晶。硫化镉纳米晶的生长过程分为三个阶段：大量成核阶段、快速生长阶段和陈化阶段。在60℃乙醇溶液的制备体系中，硫化镉纳米晶的制备实际上是通过液相沉淀法实现的，硫化镉纳米晶的初始成核尺寸较大，但生长较为缓慢，发现了硫化镉纳米晶经历了从立方晶型到六方晶型的相变过程。在160℃油酸溶液的制备体系中，硫化镉纳米晶的制备实际上是通过均相胶体法实现的，硫化镉纳米晶粒的初始成核尺寸较小，但生长速度很快。由于油酸起到了表面修饰剂的作用，制备的硫化镉纳米品在胶体溶液中有很好的分散性，硫化镉纳米晶粒的生长是均相生长，晶粒的尺寸较为均匀。硫化镉纳米晶的紫外-可见吸收光谱和光致发射光谱表现出明显的量子限域效应。硫化镉纳米晶粒的吸收和发射光谱与其粒子尺寸有明显的对应关系。
⑵硫族化合物半导体自组装纳米结构材料的制备和表征。硫化镉和硫化锌量子点的生长过程中，由于既作为表面修饰剂又作为硫提供者的硫代乙醇酸或半胱氨酸分子的消耗，量子点之间缺乏有效的阻挡介质。量子点之间存在着包括范德瓦尔，玻恩，静电和毛细管等多种相互作用力，使得量子点组装成纳米球。实现了由多种形貌纳米晶自组装的硫化锌纳米球，组装单元包括量子点、纳米片、纳米棒、混合形貌的硫化锌纳米晶等，这得益于对硫化锌结晶结构的控制。
⑶铅的硫族化合物纳米管的制备和表征。提出了利用半胱氨酸类生物分子辅助纳米晶自组装制备纳米管的方法。首先，合成了一种由金属铅离子和半胱氨酸生物分子构成的金属有机物纳米线，以这种金属有机物纳米线作为提供铅源的前驱物模板与硫族阴离子进行化学反应，制备出铅的硫族化合物(PbS，PbSe，PbTe)的多晶纳米管。纳米管的管壁是由纳米晶粒自组装而成的。其中，硫化铅和硒化铅纳米管壁中的纳米晶沿[100]晶轴定向排列。硫化铅，硒化铅和碲化铅纳米管具有明显的量子限域效应，其吸收光谱表现出同物质量子点的特性。