【摘 要】
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半导体纳米晶的光学性质在近些年来引起了相当大的关注。部分纳米晶已经成功应用在激光、荧光生物医学探针等量子器件上。CdSe纳米晶因其窄带隙和卓越的光学性质,成为广泛研究的半导体纳米晶。同时核壳结构的半导体纳米晶也是材料领域研究的主要对象。研究者发现在CdSe核表面外延生长CdS壳层可以显著提高其光致发光效率以及化学和热稳定性。由于压力可以改变纳米晶的电子和晶体结构,利用高压装置对核壳半导体纳米晶进行
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半导体纳米晶的光学性质在近些年来引起了相当大的关注。部分纳米晶已经成功应用在激光、荧光生物医学探针等量子器件上。CdSe纳米晶因其窄带隙和卓越的光学性质,成为广泛研究的半导体纳米晶。同时核壳结构的半导体纳米晶也是材料领域研究的主要对象。研究者发现在CdSe核表面外延生长CdS壳层可以显著提高其光致发光效率以及化学和热稳定性。由于压力可以改变纳米晶的电子和晶体结构,利用高压装置对核壳半导体纳米晶进行研究,不但发现核壳材料晶格失配产生的应力和外界压力的不同,而且为改善更优异的半导体材料提供新的思路。通过透射电镜、高压荧光光谱、高压吸收光谱、高压瞬态荧光光谱以及高压X射线衍射实验,我们系统研究了闪锌矿型CdSe纳米晶以及不同壳厚的CdSe/CdS纳米晶的形貌、结构以及光学性能在压力下的变化。我们发现闪锌矿型CdSe纳米晶的荧光强度在高压下出现了一个明显的增强,当压力到达3.5 GPa时,荧光强度开始逐渐衰减并且荧光在7.5 GPa左右完全消失。同时闪锌矿型CdSe纳米晶的光学带隙能量在压力下先增大后减小。CdSe纳米晶的结构在7.5GPa前并没有发生相变,所以我们认为这个变化与CdSe纳米晶尺寸在压力下变大有关。由于量子限域效应,CdSe纳米晶增大的尺寸导致吸收和荧光光谱在压力下红移。通过透射电镜,我们发现卸压后样品尺寸较原样品的尺寸大,从而证明了CdSe纳米晶在高压下的熟化过程。同时我们也发现在高压下CdSe/CdS纳米晶发生了从准II型向I型半导体构型的转变。转变成I型半导体的CdSe/CdS纳米晶,由于俄歇复合的增强导致荧光强度随之减弱。CdSe/CdS纳米晶荧光寿命的减少证明了电子在高压下逐渐束缚在CdSe核内,这与I型半导体纳米晶中较小的电荷分离一致。我们认为外界压力增加了CdS壳的导带能量而对CdSe核的影响较小,最终核壳之间的导带能级差增大从而形成了I型半导体。我们的实验阐述了外界压力在改善核壳结构纳米材料的电子和光学性质这方面的前景。
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