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开发纳米晶体的可控制备技术与揭示纳米晶体的液相生长机制,既是其功能化应用的基础,也是纳米材料科学发展的主题之一。本学位论文以Ⅱ-Ⅵ族半导体纳晶的液相合成为研究背景,通过系统考察和揭示合成环境因素对纳晶生长与组装过程的调控作用,建立了一种制备半导体纳晶的通用方法-液相环境调控合成法。本论文主要研究内容和成果如下:
1.通过采用液相环境调控合成技术,成功地实现了对ZnTe纳晶材料尺寸、形貌以及组装方式的精细调控,合成了高质量的ZnTe量子点,分叉纳米棒,纳米线以及纳米微球。并且进一步以ZnTe纳米微球为模板,通过采用缓慢蒸发&沉积法制备了有序的二维和三维的微球阵列,采用超声辅助转变法制备了空心微球。我们还进一步系统地研究了ZnTe纳晶形貌调控的光学和结构性质。上述结果清晰地显示了配体选择和反应环境在纳米粒子的形核、生长和自组装过程中起着关键的作用。更为重要的是,我们在这里所提出的配体调控技术对如何实现精细化调控纳晶的尺寸、形貌和自组装行为提供了一种新的思路。
2.通过采用液相环境诱导调控技术,合成了高质量超常超细CdTe纳米线;该方法无需采用催化剂、操作简单、条件温和,制备出的CdTe纳米线形貌均一、纯度高、长度与粗细可控。此外,我们还对影响CdTe纳米线合成的几种主要的反应环境条件进行了深入的讨论,提出了一种可能的反应合成机理,并利用UV、FL和TEM等手段对其进行了佐证。另外,我们对以CdTe纳米线为模板的核壳结构纳米线的合成进行了初步的研究,对影响包覆质量的几种因素如配体、反应温度等进行了优化分析。制备出的CdTe/CdSe核壳型纳米线,包覆层均匀致密、厚度可控。可预期上述纳米线产品在光电器件、纳米器件、以及传感领域具有广泛的应用价值。
3.利用电化学循环伏安法,本论文对影响半导体纳晶能级结构的主要因素(形貌和组成)进行了系统地研究,估测了不同形貌以及不同组成纳晶的HOMO与LUMO能级位置;在此基础上,建立起了Ⅱ-Ⅵ族半导体纳晶能级结构的信息库,为通过形貌、组成调控纳晶能级结构和光电性质以及进一步制备基于半导体纳晶的杂化器件奠定了基础。