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《华东师范大学》 2010年
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硫化物半导体纳米材料的制备及特性研究

侯士丽  
【摘要】: 作为宽带隙半导体纳米材料,硫化物半导体纳米材料具有优异的光、电、磁等性质,十几年来一直受到科研工作者的广泛关注。在本论文中,主要研究了ZnS和CdS两种非常重要的硫化物半导体纳米材料,分别采用溶胶-凝胶法和低温水相化学浴沉积法制备了掺杂ZnS纳米晶、水相CdS量子点和CdS薄膜,系统地研究和讨论了它们的光学性质,尤其是稀土Eu3+和过渡金属Cu2+、Mn2+掺杂的ZnS纳米晶的光学和磁学特性,并对ZnS:Eu3+纳米晶的晶体场进行了理论分析和计算。为了获得均匀、有序的纳米硫化物阵列体系材料,初步制备了纳米量级的多孔氧化铝模板。 (1)采用溶胶-凝胶法分别制备了ZnS和ZnS:Eu3+纳米晶。利用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、吸收光谱、光致发光光谱及综合物性测试仪等手段对样品的结构、光学及磁学特性进行了表征和探讨。利用变温发光光谱详细分析了在ZnS纳米晶体系中晶体场对Eu3+离子发光性质的影响。研究结果表明:所制备的ZnS纳米晶具有立方闪锌矿结构,且表现出显著的量子尺寸效应。首次在ZnS纳米晶基质中观测到全部的Eu3+离子5D0→7FJ(J=0,1,2,3,4,5,6)能级跃迁发射峰。通过对Eu3+离子5D0→7F1跃迁发射的变温发光特性的研究和晶体场理论分析,证实在立方对称的纳米ZnS晶体中Eu3+离子的7F1多重态并不受晶体场的影响。首次利用5D0→7F2和5D0→7F4跃迁的变温发光光谱估算出了ZnS:Eu3+纳米晶的晶体场参数B04和B06的值分别为-59.8 meV和41.6 meV。在300 K和5K时,低掺杂浓度的ZnS:Eu3+纳米晶均呈现出明显的铁磁特性,并且随着外加磁场强度的增大,磁化强度发生饱和。 (2)采用溶胶-凝胶法分别制备了ZnS:Cu2+纳米晶、ZnS:Mn2+纳米晶和共掺杂的ZnS:Cu2+, Mn2+纳米晶,利用高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、吸收光谱及光致发光光谱等手段对样品的形貌、化学成分、光学及磁学特性进行了表征和研究。研究结果证实:对于ZnS:Cu2+纳米晶的水-醇胶液样品,当S/Zn=1:2时,发光峰以与Cu2+离子t2能级有关的绿光发射为主;S/Zn=1:1时以跟Zn空位有关的蓝光发射为主。对于ZnS:Cu2+纳米晶薄膜样品,光学性质不受S/Zn比值的影响,所有样品均以绿光发射为主,且有一个较弱的蓝光边翼。但是与胶液中的样品相比,ZnS:Cu2+纳米晶薄膜的绿光和蓝光发射中心均发生一定程度的蓝移。XPS结果显示,在ZnS:Cu2+纳米晶中Cu的3d能级发生了分裂。对于ZnS:Mn2+纳米晶,随着温度的升高,Mn2+离子的特征发光峰发生一定程度的蓝移。在300 K时低掺杂浓度的ZnS:Mn2+纳米晶呈现出明显的铁磁特性。ZnS:Cu2+, Mn2+纳米晶的平均粒径为2.5 nm,当Cu2+和Mn2+的摩尔浓度分别为0.1%和0.5%时,其发光范围几乎可以完全覆盖整个可见光区域。另外,在高掺杂浓度时,晶格中会形成大量的掺杂离子对,可以提高非辐射复合的几率,导致掺杂离子的特征发光峰和ZnS基质的缺陷发光峰均发生淬灭。 (3)采用低温化学浴沉积法制备了水相CdS量子点和CdS纳米膜。研究结果表明:在水相CdS量子点中引入CdCl2溶液进行表面修饰后,可以有效地减少非辐射复合的几率,从而提高CdS量子点的带边发光效率。通过对水相CdS量子点激发光谱的分析,发现在水相CdS量子点的发光过程中存在从硫脲向CdS量子点的能量转移机制。CdS纳米膜呈六方纤锌矿结构,经400℃高温退火后,结晶度提高,而且CdS发射峰的峰位呈现显著红移。 (4)采用恒压阳极氧化法制备了不同孔径的多孔氧化铝模板。 总之,硫化物半导体纳米材料因具有优异的光学和磁学特性而成为研究热点,我们的重点工作包括ZnS纳米晶、水相CdS量子点及CdS纳米薄膜的制备及其光学性质的研究,并且通过掺杂得到性能优异的新型低维发光材料,探讨了掺杂ZnS纳米晶的发光、铁磁性质和发光机理,分析计算了ZnS:Eu3+纳米晶的晶体场。
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.1

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1 李碧;硫化钴纳米晶的制备及其性能研究[D];陕西科技大学;2012年
2 单楠楠;生物分子辅助水热\溶剂热技术制备纳米硫化物半导体[D];辽宁师范大学;2012年
【参考文献】
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1 孙聆东,李正鹏,刘昌辉,廖春生,严纯华;ZnS:Mn水溶胶的合成[J];发光学报;1997年04期
2 王占国;半导体纳米结构的可控生长[J];人工晶体学报;2002年03期
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1 刘高斌;硫化镉薄膜的性质及应用研究[D];重庆大学;2003年
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1 刘玉敏;俞重远;杨红波;黄永箴;;应变自组织量子点的几何形态对应变场分布的影响[J];半导体学报;2005年12期
2 范丽仙;陈桂华;罗诗裕;;半导体超晶格及其应用[J];东莞理工学院学报;2011年01期
3 张志刚;徐华蕊;;ZnS微米球的制备和发光性能[J];桂林电子科技大学学报;2009年03期
4 张韵慧,李磊,邵晓芬,崔兰,李振钢,尹淑梅;微乳液法制备ZnS∶Mn纳米晶及性能的表征[J];功能材料;2001年04期
5 杨瑞东;陈寒娴;邓荣斌;孔令德;陶东平;王茺;杨宇;;Ge/Si纳米多层膜的埋层调制结晶研究[J];功能材料;2008年02期
6 张学贵;王茺;杨杰;潘红星;鲁植全;李亮;杨宇;;温度对离子束溅射生长Ge/Si量子点的形貌影响[J];功能材料;2010年11期
7 程志明;徐征;张福俊;;一种新型有机稀土配合物的合成及发光特性的研究[J];光学学报;2010年04期
8 孙萍;王业;秦明;;用磁控溅射法制备的CdS薄膜的光电特性[J];传感技术学报;2013年02期
9 范志新;多种功能材料最佳掺杂含量定量理论的研究[J];河北工业大学学报;2002年02期
10 闪俊杰;杜振雷;李青;崔文豪;刘润静;胡永琪;;超声波在化学工业中的应用[J];河北工业科技;2009年02期
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1 李艳凤;宁桂玲;杨雪峰;林源;;铁(Ⅱ,Ⅲ)对苯甲酸铕荧光性能的猝灭研究[A];2006年全国功能材料学术年会专辑[C];2006年
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1 周慧睿;磁性荧光双功能纳米复合颗粒的制备、生长机理及应用的研究[D];上海交通大学;2011年
2 范志新;电子薄膜材料最佳掺杂含量的理论研究[D];河北工业大学;2002年
3 李姜;聚合物共混物熔体在超声作用下的物理化学反应以及在注射过程中的结构演变[D];四川大学;2005年
4 张丹;反相乳液技术制备纳米杂化粒子及其形态调控[D];吉林大学;2006年
5 张福俊;固态阴极射线发光亮度的提高及界面结构的研究[D];北京交通大学;2007年
6 Kamal Mahir Sulieman Khalil;半导体ZnO和ZnS纳米结构的制备与表征[D];华中师范大学;2007年
7 陈伟凡;纳米稀土氧化物的控制制备及其催化性能研究[D];南京理工大学;2006年
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2 李定云;编码荧光纳米探针的制备、表征和应用[D];浙江师范大学;2011年
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5 刘明珠;化学液相法合成纳米硒[D];安徽大学;2004年
6 王卉;硫化锌纳米空心球的高压研究[D];吉林大学;2004年
7 张华;卤素掺杂硫化锌发光特性的研究[D];山东师范大学;2004年
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9 李艳凤;铁和铜对铕激活发光材料发光性能的猝灭研究[D];大连理工大学;2006年
10 杨玲敏;MOCVD法制备ZnO量子点及其性能研究[D];浙江大学;2006年
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1 李玲,龚克成;超声波在纳米材料合成中的应用[J];材料导报;1998年04期
2 ;Biomolecule-assisted Solvothermal Synthesis of Bismuth Sulfide Nanorods[J];Journal of Materials Science & Technology;2010年05期
3 邓宏,姜斌,曾娟,李阳,李言荣,王恩信;微波-水热法合成PZT粉体的研究[J];电子元件与材料;2001年02期
4 李丽华;胡震;张金生;李秀萍;于海莲;赵华;;纳米CeO_2的微波制备与表征[J];辽宁石油化工大学学报;2006年01期
5 杜金会,于振瑞,王旭艳,张加友,贾小东,郭淑华;电沉积法制备CoS薄膜[J];光电子·激光;2002年12期
6 周烈;刘绍刚;周泽广;;超声波降解染料废水的实验研究[J];广西民族大学学报(自然科学版);2006年04期
7 胡宝云;黄剑锋;曹丽云;吴建鹏;张钦峰;;微波水热法制备CdS微晶球[J];硅酸盐学报;2010年05期
8 王萍辉;超声空化影响因素[J];河北理工学院学报;2003年04期
9 高友禄;;CoS薄膜的制备和介电性质的研究[J];化工时刊;2006年08期
10 白波,种法国;柠檬酸助微波水热法制备纳米ZnS及其光催化性能研究[J];化工新型材料;2005年07期
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1 张军;复合金属硫化物光催化剂的制备及其可见光活性研究[D];武汉理工大学;2010年
2 侯莉;亚微米/纳米材料生物基定位可控生长及其性能研究[D];燕山大学;2011年
3 岳光辉;低维纳米功能材料制备及研究[D];兰州大学;2007年
4 韩建涛;新型磁电功能化合物的制备和表征[D];复旦大学;2007年
5 唐华;无机颗粒材料的液相合成与形貌控制[D];武汉理工大学;2008年
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1 林强;氨基酸辅助的几种纳米材料的合成及其性能研究[D];武汉理工大学;2011年
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1 张静全,蔡伟,郑家贵,黎兵,孙小松,蔡亚平,冯良桓;CdTe太阳能电池研究进展[J];半导体光电;2000年02期
2 孙聆东,靳春明,候尚公,陈一民,窦恺,黄世华,虞家琪;ZnS:Mn~(2+)超微粒的制备及光学性质研究[J];发光学报;1996年02期
3 黎兵,蔡亚平,朱居木,郑家贵,蔡伟,冯良桓;CdS多晶薄膜的制备及其性能的研究[J];四川大学学报(自然科学版);1999年03期
4 黄小融,张静全,郑家贵,黎兵,蔡伟;CdCl_2处理退火CdS多晶薄膜的电学性质研究[J];四川师范大学学报(自然科学版);1999年04期
5 韩桂林;用喷涂技术制备低成本大面积的Cu_2S/CdS太阳电池的进展及前景[J];太阳能学报;1981年01期
6 张瑞峰,杜有如;硫化镉太阳电池的工艺研究——用电子枪技术蒸镀CdS薄膜制造CdS-Cu_2S太阳电池[J];太阳能学报;1981年02期
7 王福善,孙玉茹;石墨源在CdS蒸发中的应用[J];太阳能学报;1981年03期
8 常俊玲,肖亦农;烧结Cu_2S/CdS太阳电池重现性的研究[J];太阳能学报;1985年01期
9 王给祥,孙玉茹,王岚,聂全意;薄膜Cu_2S/CdS太阳电池研究[J];太阳能学报;1988年02期
10 冯良桓,蔡伟,郑家贵,蔡亚平,黎兵,张静全,武莉莉,朱居木,邵烨;碲化锌复合背接触层对碲化镉太阳电池性能的影响[J];太阳能学报;2001年04期
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1 文自立;新兴纳米功能材料[J];青海科技;1995年04期
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3 唐电,陈士仁,蔡传荣,王平;Ti-17%Si氧化物纳米材料的形态与结构特点[J];中国有色金属学报;1997年02期
4 全宏声;用纳米材料对士兵进行生化防护[J];材料工程;2001年12期
5 李景新,黄因慧,沈以赴;纳米材料的加工技术[J];材料科学与工程;2001年03期
6 刘伯元,黄锐,赵安赤;非金属纳米材料[J];中国粉体技术;2001年01期
7 吴烈善,王瑛辉,薛柳;纳米材料及其应用前景[J];矿产与地质;2001年06期
8 杨砚儒;纳米材料研究现状及应用[J];唐山高等专科学校学报;2001年02期
9 崔凯;我校成为新加坡纳米材料科技公司股东[J];北京化工大学学报(自然科学版);2002年03期
10 马剑华;纳米材料的制备方法[J];温州大学学报;2002年02期
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1 张立德;;纳米材料的可控制备与表征[A];中国颗粒学会超微颗粒专委会2011年年会暨第七届海峡两岸超微颗粒学术研讨会论文集[C];2011年
2 李宁;李晨;;单步水热法合成空心Fe_3O_4磁球纳米材料的探讨[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年
3 车顺爱;;纳米材料在pH响应性药物释放中的应用(特邀报告)(英文)[A];生物颗粒与粉体制备、应用技术研讨会论文集[C];2010年
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5 ;全国第二届纳米材料和技术应用会议[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2001年
6 周素红;姚蓓;芦庆新;陈颖;程晓松;;纳米材料的测量技术[A];纳微粉体制备与应用进展——2002年纳微粉体制备与技术应用研讨会论文集[C];2002年
7 赵廷凯;柳永宁;朱杰武;;纳米材料概述[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
8 董丽杰;李琦;张俊俊;孟雅娟;何至青;熊军;熊传溪;;大分子诱导多功能纳米材料的自组装[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
9 李莉;李兰兰;魏子栋;;电沉积纳米材料研究现状[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
10 钱逸泰;;纳米材料的低温化学合成[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年
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1 袁封;纳米材料是涂料的好帮手[N];中国化工报;2004年
2 杭州科瀚盟公司 黄海;正确认识纳米材料在纺织上的应用[N];中国纺织报;2008年
3 记者 方彬楠 通讯员 周麦玲;纳米材料绿色打印技术产业化基地落户怀柔[N];北京商报;2010年
4 记者 冯永锋;我纳米材料领域获重要突破[N];光明日报;2000年
5 刘菊花;首批纳米材料国家标准 于4月1日起正式实施[N];中国有色金属报;2005年
6 胡爱武 傅志红;纳米材料与纳米技术[N];中国包装报;2004年
7 罗刚;神奇的纳米材料安全吗[N];健康报;2005年
8 仲科;科技部部署纳米材料研究项目[N];中国化工报;2008年
9 刘英楠;新方法捕获纳米材料详细信息[N];中国高新技术产业导报;2005年
10 记者 王大军;纳米材料有助微观诊断[N];新华每日电讯;2003年
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1 侯士丽;硫化物半导体纳米材料的制备及特性研究[D];华东师范大学;2010年
2 陈伟;铜锌族纳米材料的合成表征与性能研究[D];清华大学;2010年
3 李艳平;稀土激活的LuBO_3、Lu_2O_3纳米材料的制备与发光性质[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
4 赵斌;特殊形貌TiO_2/钛酸盐纳米材料的合成与生成机理[D];华东理工大学;2011年
5 何开华;低维氮化硼纳米材料中杂质和电场行为的第一性原理研究[D];中国地质大学;2010年
6 苏勇;一维金属氧化物纳米材料的气相合成与发光性能研究[D];合肥工业大学;2011年
7 宋运涛;金属氧化物纳米材料的液相合成研究[D];山东大学;2010年
8 王金兴;不同结构In_2O_3基纳米材料的合成及其气敏特性研究[D];吉林大学;2010年
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10 公茂刚;低维氧化锌纳米材料的合成及浸润性研究[D];中国科学技术大学;2011年
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8 伍旭;基于纳米材料的肿瘤活体荧光成像以及光动力学治疗研究[D];湖南大学;2010年
9 李婧;硒化镉(CdSe)纳米材料的制备及性能表征[D];太原理工大学;2011年
10 刘晃清;ZrO_2:RE纳米材料发光性质的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2003年
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