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半导体纳米晶由于量子限域效应,导致具有特殊的光电性能,使其应用领域越来越广泛,尤其在生物分子标记领域体现出了潜在的应用价值。目前,用作生物标记的量子点主要是CdSe、CdS、CdS/Zn S(Zn Se)、Cd Te/ZnS等体系,但都含有Cd元素,其毒性一直是人们担心的问题。ZnS是一种宽带隙II-VI族半导体材料,是一种良好的掺杂基质,掺杂后可以得到不同波段的、发光效率高的半导体纳米晶,有望成为新型、高灵敏的荧光标记物。本文以1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体和水的混合溶液作为反应溶剂,采用溶剂热法合成了不同离子掺杂的ZnS纳米晶。通过X射线衍射仪(XRD)、X光电子能谱仪(XPS)、透射电镜(TEM)研究其物相、相貌和尺寸;结合F-280荧光分光光度谱仪和Zolix SBP-300型光栅光谱仪研究纳米晶的光学性能。研究结果如下:1.ZnS纳米晶(掺杂离子为Cu,Fe,Er,Yb)颗粒近似呈球形,粒度约3-10nm,部分粉体出现少量的团聚现象;选区衍射中的电子衍射环表明合成的Zn S纳米晶为多晶结构。2.Cu、Fe、Er、Yb掺杂离子分别以Cu+/Cu2+、Fe2+、Er3+、Yb3+形式掺杂到ZnS纳米晶中;Fe离子掺杂后,增加了Cu2+在ZnS纳米晶中的含量;Yb离子掺杂后,增加了Er3+在ZnS纳米晶中的含量。3.ZnS:Cu纳米晶有两个较强的发射峰分别位于425nm和468nm处。200℃时,Cu2+离子掺杂量为2%时,ZnS:Cu纳米晶发光强度达到最强。Fe掺杂后,Zn S:Cu纳米晶的荧光峰强度增加;反应温度为140℃,反应时间为10h,掺杂量为2%的Cu/Fe的ZnS纳米晶荧光性能最好。4.Zn S:Er纳米晶在420nm,470nm和530nm处出现了新的发光峰。反应温度为120℃,反应时间为10h,掺杂量为2%的ZnS:Er纳米晶荧光性能最好;140℃时,反应时间为8h和10h时,均当掺杂浓度为2%时,Zn S:Er/Yb纳米晶荧光强度达到最强。5.采用980nm、200mW激光器对ZnS:Er/Yb纳米晶进行激发,获得了4f-4f轨道电子的上转换发光,出现了540nm(绿色)和655nm(橙红色)两个荧光峰。本文通过Cu、Fe、Er、Yb离子的掺杂,获得激发光和发射光可调的无镉半导体ZnS纳米晶,有望将其应用于发光器件和生物标记领域。