C60和CdSe/CdS/ZnS量子点复合体系表面界面光电荷转移的研究

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笼状结构的C60具有较低的还原势、三维共轭π电子结构、遍布整个紫外可见光区的电子光谱和电子转移过程中较小重组能等特点,其能与供电子体形成共轭体系结构,显示出良好的电子受体特征。一维C60纳米材料是由C60分子通过自组装构筑而成的一维碳纳米材料,它不但具有C60分子所具有的结构特性,而且又有纳米纤维所具有的线性特征,是近年来刚刚发展起来的一种新型的一维碳纳米材料。量子点(quantum dots,QDs)所具有的独特的物理特性,如尺寸依赖的电子结构、大的消光系数和多激子产生等特性,使得其作为光子受体具有很强的优越性。在本论文中,通过热蒸发和旋涂两种方法相结合制备了双层结构的C60‐QDs复合薄膜,利用液液界面沉淀法和在位生长法制备出较大长径比的C60纳米棒和量子点修饰C60纳米棒,并对其形貌和光电性质进行了初步的研究。本论文主要包含以下三个方面的工作。1.C60粉末与Cd Se/Cd S/Zn S量子点复合材料光电性能的研究利用热蒸发C60制备一层C60薄膜然后在其上旋涂一层Cd Se/Cd S/Zn S量子点的方法制备了给体-受体双层结构的样品,DFM测试结果表明C60薄膜的均一性和致密性均良好,其上旋涂一层Cd Se/Cd S/Zn S量子点的膜也比较均一。其荧光、表面光电压谱(SPV)和I-V测试等表征手段发现所制备的双层结构复合薄膜样品比单独C60薄膜荧光在一定程度有所猝灭,表面光电压有一定的增强,I-V测试结果表明无论是暗态还是在加光条件下电流值均有接近3个数量级的提高。2.一维富勒烯(C60)纳米棒的制备及其光电性能的研究利用液液界面沉淀法制备出了具有较大长径比的C60纳米棒,样品间的分布比较均匀且相互之间没有缠绕。SEM、TEM和XRD等表征结果表明C60纳米棒是沿着[110]方向生长的单晶结构。UV-Vis光谱图和表面光电压谱图(SPV)等表征结果表明C60纳米棒的吸收拓展到了可见光区且吸收强度很大,SPV信号的也较原始C60有极大的增强。利用电场组装的方法将单根的C60纳米棒组装到Au电极上,其I-V测试结果表明C60纳米棒与两个Au电极间形成了几乎相同的背靠背结构的肖特基结。3.Cd Se/Cd S/Zn S量子点修饰C60纳米棒的制备及其光电性能的研究利用液液界面沉淀法和在位生长法制备出了具有较大长径比的Cd Se/Cd S/Zn S量子点修饰C60纳米棒,合成的QDs修饰C60纳米棒与单纯C60纳米棒具有相同的面心立方结构,且QDs以弱的范德华力大量的包覆在C60纳米棒上。UV-Vis光谱图、荧光光谱和SPV等等测试结果表明,QDs修饰C60纳米棒的吸收拓展到了可见光区且吸收强度极大,在量子点和C60纳米棒的界面间发生了极强的荧光猝灭现象,SPV信号与单纯C60相较有很大的增强。通过电场组装的方法制备了单根QDs修饰C60纳米棒器件,在暗态和加光条件下测试了其对光的响应周期、响应速度和稳定性,通过数据对比发现单根量子点修饰C60纳米棒对光的灵敏度极高达到了100倍以上,且重复性良好。
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