CdSe量子点简要综述2.doc

(完整word版)CdSe量子点简要综述2(完整word版)CdSe量子点简要综述2(完整word版)CdSe量子点简要综述2CdSe量子点综述量子点(quantumdots,QDs)是一种半导体纳米晶(nanocrystals，NCs）通常由Ⅱ—Ⅵ和Ⅲ—Ⅴ族元素组成，如CdSe、CdTe、ZnSe、CuInS、InP等.也可以由两种或两种上的半导体材料构成，如核壳结构的CdSe/ZnS、CdSe/CdZnS等，以及掺杂结构的ZnS:Mn,ZnSe：Cu等.量子点结构常见的二元半导体量子点由于覆盖光谱有限且稳定性不高，易受外界环境物理化学的影响而发生质量退化，因此，常通过制备合金量子点或核壳结构量子点来改善量子点的物理化学性质REF_Ref461974403\r\h\＊MERGEFORMATError!Referencesourcenotfound..合金量子点合金量子点即将几种不同带隙的半导体材料在纳米尺度上进行的合金化，形成合金或固溶体。由于每种半导体材料都有其相应的能带宽，通过形成合金通过调节合金半导体组分的化学计量比来改变纳米晶的组成，从而改变量子点的能带宽及晶格常数。此类量子点也可按照组成元素的多少分为三元合金和多元合金。要制备均匀结构的合金,两种组成的生长速率必须相等,并且在一种成分的生长的条件下不能阻止另一种成分的生长,同时两种成分需要充分相似使得两者容易混合,否则会形成核壳结构或者两种组分独立成核。核/壳结构量子点根据各种半导体材料能带位置的不同,壳层在核/壳结构量子点中起到作用的不同，可以将核/壳量子点分为三类:TypeⅠ、TypeⅡ和TypeⅢ型结构，如图1。1所示。图1。1半导体异质结的能带结构TypeⅠ型结构的量子点要求壳层材料能带大于核层材料能带，电子和空穴都被限域在核材料中,从而提高量子点的荧光效率，但也有相反的情况；TypeⅡ型结构的量子点要求壳层材料的价带或导带处于核层材料的带隙中，通过光子的激发,壳层材料能带的重叠导致电子和空穴的空间分离而分别处于核层材料和壳层材料中；TypeⅢ型结构很少应用到核壳量子点结构中去。TypeⅠ型结构是最早被研究的结构，该结构中宽能带的壳层材料所起的作用是钝化核层材料的表面缺陷,使核材料与外部环境隔离,将载流束缚在核中。在壳层材料的选择上，除了要求其能带要与核层材料相匹配，还有一个很重要的要求:核层材料和壳层材料应该拥有相近的晶体结构以及较小的晶格失配度,使得壳层材料能以外延模式生长，否则会在核—壳界面处出现应力,导致结构缺陷数目的增多，量子产率会大幅度下降。如在传统的CdSe/ZnSTypeⅠ核/壳结构中,作为壳层的ZnS能带宽度足够大，能够使CdSe的载流子限域在核中,但CdSe与ZnS的晶格失配度达到12％，使得在壳层的ZnS加厚时,界面张力不断增加，最终导致晶格错位混乱,光学性能反而降低。量子点的发光机理半导体量子点的发光原理是：在光照条件下，量子点主要通过激子吸收、本征吸收等吸收光子,价带上的电子跃迁到激发态并在价带上产生空穴，形成相互束缚的电子—空穴对即激子或导带上的自由电子，激发态的电子既可以通过辐射跃迁弛豫回价带与空穴复合而发射光子,也可以被量子点中的缺陷能级捕获,此后发生福射跃迁的几率将降低.电子和空穴复合主要有下几个途径：2.1直接复合这种情况既包括自由电子—空穴的复合，也包括自由激子的复合，由于第一激发态激子能量接近半导体带隙，激发光能量接近半导体的带隙宽度因此也被称为带边发射。2.2通过表面缺陷态间接进行复合量子点表面的深陷阱能级可以发光，形成强红移的宽发光峰。这些表面态被认为是表面空位、原子等,激子被束缚在表面缺陷态而产生的表面态发光。另一种情况是，在II-VI和III-V族半导体平滑表面的重构时，将表面态赶出带隙，进入和能带共振的区域，造成激子能量高于带隙，形成蓝移发光峰，这在纳米ZnO吸收和发光峰的蓝移中常有发现.2。3通过杂质能级复合量子点光激发后产生的激子通过能量共振传递将能量传递给与之相连的表面配体分子或其它杂质分子，通过配体分子或杂质分子发光。以上这3种情况的跃迁是相互竞争的。当价带上的电子落入较深的缺陷能级中时,绝大部分电子以非辐射的形式而淬灭，只有极少数的电子回到价带而以光子的形式释放能量,这是因为电子-空穴一旦被捕获就很难复合。量子点表面的缺陷越多，发光效率就越低，只能观察到由缺陷态引起的缺陷发光和很弱的激子态发光.因此,在制备量子点的过程中，需制备表面完整的量子点，或通过表面修饰尽量减少表面缺陷的生成.CdSe量子点的制备量子点的合成方法按照溶剂种类可分为有机相合成法和水相合成法。有机相合成法作为传统的合成法其工艺较为成熟,制备出的量子点产率、稳定性较高，但其作为溶剂的有机溶剂稳定性不高、毒性较强，且制备出的量子