纳米硫化锌复合半导体的制备及其性能研究

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纳米硫化锌是一种过渡金属硫化物半导体材料,其独特的结构性能在电子、光催化、光电转化材料等领域有广泛的应用。由于ZnS材料自身存在一些局限和缺陷,阻碍了它的进一步应用。本课题在微乳液体系中首次利用转化法制备了核壳型ZnS/CdS纳米复合半导体,并进行了系统研究。确定了较佳的制备工艺条件,实现了ZnS/CdS纳米复合半导体的简单制备。为今后合成此类材料提供了理论参考和实践经验。通过UV、PL表征了ZnS/CdS纳米复合材料的光学性能,探讨了影响ZnS/CdS纳米复合半导体光学性能的实验因素和影响规律。经过大量的实验探索得出:ZnS单晶的最佳生长温度为35℃,实现ZnS/CdS核壳结构的转化反应的较佳温度为60℃,转化时间为120min,n(Cd/Zn)的最佳比值为1.0。将在同等条件下制备的单体ZnS、CdS纳米颗粒、ZnCdS混晶样品和ZnS/CdS纳米复合颗粒进行UV、PL比较,发现所得的ZnS/CdS纳米复合颗粒吸收光谱发生了很大程度的红移,发光性能得到了较大改善与提高,初次证实了ZnS/CdS核壳结构的实现。利用原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)等方法对所制样品进行了进一步表征,结果表明,所制备的样品ZnS/CdS纳米复合颗粒确实具有核壳两层包覆结构。颗粒平均直径80nm左右,粒径尺寸分布窄。颗粒呈球形、表面光滑且无团聚现象。实验结果表明,在微乳液体系中采用转化法可成功制备核壳型ZnS/CdS纳米复合半导体。与传统上制备此类材料的方法相比,该制备方法合理、工艺简单且容易控制,为制备此类材料提出了一条新的途径。并且所得产品的光学性能得到了极大的完善,扩展了其在电子、发光材料、光催化等领域的应用范围。
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