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掺杂型半导体纳米材料具有全新的光学性质,是当今纳米科学研究的一个热点。一般情况下,有些半导体材料的掺杂能级发光较弱,难以在实际应用中得到有效应用。金属纳米等离子体具有局域光场增强和光谱调谐的功能,并获得广泛的应用。本文概述了半导体纳米材料与纳米等离子体相互作用的研究现状,对半导体纳米材料的掺杂能级的发光进行了详尽的描述,阐明了在表面等离子体作用下量子点掺杂能级发光的研究进展和应用价值。本文的主要研究内容如下:(1)用密度泛函理论计算Mn掺杂ZnS的电子结构和光学特性。介绍了密度泛函理论背景,具体的计算方案。利用VASP软件对ZnS体材料和对ZnS团簇进行计算,还对掺杂Mn的ZnS团簇进行了电学和光学特性的计算。计算内容包括能带结构、电子态密度、吸收光谱以及磁矩的计算,分析Mn掺杂体系和纯净ZnS体系的光电性质,证实了 ZnS:Mn的掺杂能级处在导带和价带之间。(2)掺杂ZnS量子点的制备以及荧光光谱研究。介绍了 ZnS材料的基本特性,用PVP作为表面活性剂,合成了 ZnS掺杂Mn量子点,并对其进行TEM形貌表征。对掺杂Mn浓度为1%,5%和10%的ZnS进行了 PL荧光光谱测量,分析了荧光发光的机理和荧光发光强度与掺杂浓度之间的关系。ZnS掺杂Mn量子点在600nm附近有很强的荧光发射,掺杂浓度为5%时,ZnS:Mn量子点的荧光发光峰最大。(3)用FDTD算法计算了纳米金属(Au和Ag)等离子体的散射、吸收和消光系数。并对不同结构和大小的金属纳米材料进行的详细的计算。制备了金纳米结构薄膜与ZnS掺杂Mn量子点复合材料,对金(Au)薄膜进行退火处理,并与未处理的ZnS:Mn量子点进行对比,发现在退火温度在120℃、时间为30分钟左右的金纳米结构薄膜,量子点的荧光发光增强2.1倍。最后从荧光共振增强理论和电荷转移理论分析了复合材料的发光增强机理。