【摘 要】
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半导体纳米粒子的合成已经经历了30多年的发展,它们的合成逐渐变得成熟,在日常工业和实际应用中开始崭露头角。II-VI族半导体纳米晶体(nanocrystals,NC)领域中近年来的一项重要进展是二维半导体纳米片的合成,使纳米晶体由零维的量子点(quantum dots,QD)到一维的纳米线(nanowires,NW)或纳米棒(nanorods,NR),再到纳米片(nanoplates,NP),将一
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半导体纳米粒子的合成已经经历了30多年的发展,它们的合成逐渐变得成熟,在日常工业和实际应用中开始崭露头角。II-VI族半导体纳米晶体(nanocrystals,NC)领域中近年来的一项重要进展是二维半导体纳米片的合成,使纳米晶体由零维的量子点(quantum dots,QD)到一维的纳米线(nanowires,NW)或纳米棒(nanorods,NR),再到纳米片(nanoplates,NP),将一维的量子限域引入溶液相II-VI族半导体。值得注意的是,由于这些纳米片的厚度可以在原子精度得到控制,因此没有观察到由于尺寸分布引起的不均匀的展宽,在其吸收和荧光光谱中得到了最为明显的体现。这些II-VI族粒子具有独特的光谱特性,例如快速的荧光寿命、极高的色纯度(其发射光谱半峰宽极窄)、吸收范围广等。纳米晶体研究的另一个最有趣的成果之一是发现了魔术尺寸纳米团簇(magic size nanoclusters,MSC)。MSC具有与常规NC不同的特殊属性:MSC的特征是吸收峰窄,随着反应的进行,生长红移以不连续的步骤移动。科研工作者们预测MSC具有密闭的壳构型,并具有精确的化学计量、尺寸和形状,但是这些MSC的确切结构仍然难以捉摸。MSCs的特殊性不仅是由于新物种本身的发现,而主要归因于MSC在半导体纳米晶体形成过程中的中间作用。尽管在过去的几年中进行了大量的工作,但科学界仍未就MSC的确切组成,结构和形成机理达成共识。许多作者将MSC描述为常规NC形成的中间体。而更多的有关MSC的应用,以及更加有效的表征手段有待被相关研究挖掘与发现。本论文主要研究了一系列Zn Se纳米片的合成方法及其性质,以及Zn Se魔术尺寸纳米团簇相互转化的途径。具体研究内容如下:(1)第二章,我们利用油胺与八胺的混合物作为溶液,以卤化锌和硒粉作为反应前体,通过热注射的方法合成了一系列二维六方纤锌矿结构Zn Se纳米片,它们以其第一激子峰被命名为NP292,NP324以及NP347。反应过程中温度对于纳米片的影响最大。在110℃,135℃,以及175℃下可以分别得到上述三种纳米片。三种片的热稳定性都很高,而形状各不相同,性质也有差异,其中NP292由于初始反应温度低,导致其无法成为一个整体,而NP324很难排除副产物的干扰得到单一产物。我们通过连续补充反应液使NP292的残缺问题得到改善,又通过改换反应前体获得了较为单一的NP324产物。(2)第三章,我们获得了四个MSC,它们以其第一激子吸收峰被命名为MSC298,MSC292以及MSC314。所有这些MSC的峰都非常狭窄且互不重叠。我们探讨了胺在MSC生长过程中的作用,发现胺在合成过程中极为重要。首先,胺诱导了MSC298的合成,该过程具有很大的特异性,不受胺的类型和混合胺的比例或是否混合等的影响。生成的MSC298不稳定,如果进一步加热会分解,然后两个相同的具有不同溶液组成的MSC298分别在油胺和混合胺的模板下生成MSC314和MSC292。最后,通过测试和计算得到了四个MSC的初步分子式。两个MSC298的分子式分别为Zn6Se8-(5OLA)和Zn6Se8-(2OLA+3OTA),MSC292和MSC314的分子式分别为Zn6Se6-(1OLA+3OTA)和Zn13Se13-(8OLA)。
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