CdTe_ZnS核壳结构半导体量子点的荧光特性研究.pdf
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1、SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯科 学 研 究 2023 NO.19 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯CdTe/ZnS核壳结构半导体量子点的荧光特性研究杨璐璐(广东白云学院 广东广州 510450)摘要:纳米技术研究体系中量子点是重要的研究模块之一,量子点尺寸非常小,具有独特的光物理特性。该文旨通过实验进行分析,实验过程选择99%纯度硼氢化钠、99%纯度硫酸锌、S212恒速搅拌器、TG16-WS高速离心机、0.310 mL巯基乙酸等,制备0.456 5 g CdCl2 2.5H2O混合液,当样本溶液呈现橙色时,表明CdTe
2、核已制备完成。实验结果显示:单脉冲能量增加时,-rise与2有所降低,1数值增加,-rise与壳层厚度呈正比关系。通过对量子点荧光特性的分析,有利于促进核壳结构量子点的制备。关键词:CdTe/ZnS核壳结构 半导体量子点 荧光特性 壳层厚度中图分类号:TP391文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2023)19-0222-04Research on the Fluorescence Characteristics of the Semiconductor Quantum Dots of the CdTe/ZnS Core-Shell StructureYANG Lulu(Guangd
3、ong Baiyun University,Guangzhou,Guangdong Province,510450 China)Abstract:The quantum dot is one of the important research modules in the research system of nanotechnology,and it has very small size and unique photophysical properties.This article designs experiments for analysis,selects the experime
4、ntal reagents of 99%purity sodium borohydride,99%purity zinc sulfate,the S212 constant speed stirrer,the TG16-WS high-speed centrifuge,0.310 mL mercaptoacetic acid,etc.,and prepares a 0.456 5 g CdCl22.5H2O mixture.If the sample solution appears orange,the CdTe core is prepared.Experimental results s
5、how that when the energy of a single pulse increases,-rise and 2 decrease slightly,1 value increases,and that-rise is proportional to the thickness of the shell.The analysis of the fluorescence characteristics of quantum dots is beneficial to promote the preparation of the quantum dots of the core-s
6、hell structure.Key Words:CdTe/ZnS core-shell structure;Semiconductor quantum dots;Fluorescence characteristics;Shell thickness量子点直径以纳米为单位计算,尺寸非常小,具有独特的光学与电子特性。量子点往往容易发射、吸收特定频率的光,并对尺寸、材料、形状进行一定的调整,由此能够满足特定场景的运用需求,包括光伏电池、光催化和生物标记等领域。量子点也叫“人造原子”,这是因为准零维体系的物理行为与原子是相似的,电子在其中的能量状态呈现出类似于原子的分立能级结构。硫化锌胶体量子点直
7、径5 nm,量子点性质活泼,为了保持稳定性,在表面覆盖钝化剂。针对量子点的研究显示了纳米材料领域的新探索,量子点拥有不同于DOI:10.16661/ki.1672-3791.2301-5042-2519作者简介:杨璐璐(1987),女,硕士,讲师,研究方向为凝聚态物理。222SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯 2023 NO.19 科 学 研 究科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION块体物质的独特性质,具有较强的研究价值1。1 实验设计本次实验试剂为国药集团出产的99%纯度的硼氢化钠、99%纯度的硫酸锌、99.8%纯度的碲粉、98
8、%纯度的氯化镉、99%纯度的硫脲、99%纯度的巯基乙酸、99.999%高纯度的氮气、99%纯度的硫化钠。实验研究中选用的仪器为S212恒速搅拌器、TG16-WS高速离心机、LS55荧光光谱仪、SHLS加热套、UV-2500紫外-可见光谱仪2。制备CdTe/ZnS量子点,将500 mL的去离子水加入1 000 mL三口瓶内,将0.310 mL巯基乙酸、0.456 5 g CdCl22.5H2O加入混合液之中,添加0.612 mL NaHTe溶液,进行冷凝回流处理,冷却溶液至室温状态,pH值与反应速度呈反比关系。为了保证光学特性,通过反复调整与测试,设置适宜的pH值,把pH值调节成10、11,冷凝
9、回流6 h、10 h,取样观察,若样本溶液呈现橙色,则CdTe核制备完成3。2 CdTe/ZnS量子点荧光特性的实验测试分析2.1 不同壳层厚度CdTe/ZnS实验结果选取核心紫外发光为橙色CdTe/ZnS样品,样品S1包壳时间30 min,样品S2包壳时间1 h,样品S3包壳时间2 h,分析壳层厚度的检测情况,得出水溶性量子点,测量线性折射率,线性透过率为95%。结果显示:样品S1、样品S2、样品S3非线性折射特性呈现出自聚焦特征,3个样品的表现基本一致,同时研究发现不同核尺寸情况下,壳层厚度对研究活动所起到的影响,结果显示壳层厚度具有正向作用,CdTe/ZnS非线性光学特性明显增强。CdT
10、e/ZnS包壳小于3层时,非线性吸收与折射率与壳层厚度呈正比关系,超过3层后呈反比关系。样品S1S3第一吸收峰数值为550 nm、555 nm、560 nm,禁带宽度为2.45 eV、2.22 eV、2.24 eV。双光子吸收状态下,800 nm激光光子能量数值能够达到1.55 eV4,S1样本数值为4.3710-13 m/W,尺寸3.2 nm,n2为1.4310-12 esu,具体数值如表1所示。溶剂水具有非线性折射效应,溶剂水所贡献非线性折射率为0.6110-12,溶剂效应表现较为明显,量子点的非线性折射特性也能够观测出来,研究黄色紫外发光CdTe/ZnS量子点5,具体数据如表2所示。可见
11、核尺寸壳层厚度增加时,黄色CdTe/ZnS非线性光学特性明显变大。2.2 不同核心尺寸CdTe/ZnS实验结果探讨核心尺寸CdTe/ZnS量子点不同时,最终的实验结果,具体如表3所示。探讨基于厚度的CdTe/ZnS量子点特征,研究结果表1 橙色CdTe/ZnS的非线性光学特性结果类型S1S2S3壳CdTe/ZnS(30 min)CdTe/ZnS(1 h)CdTe/ZnS(2 h)(10-13 m/W)4.375.036.073(10-14 esu)3.844.144.48核橙橙橙尺寸/nm3.23.43.5n2(10-12 esu)1.431.461.53表2 黄色CdTe/ZnS的非线性光学
12、特性结果类型S4S5壳CdTe/ZnS(30 min)CdTe/ZnS(1 h)(10-13 m/W)5.065.283(10-14 esu)3.894.91核黄黄尺寸/nm3 3.2 n2(10-12 esu)1.311.84表3 基于壳层厚度的CdTe/ZnS非线性光学特性结果类型S1S4S6S2S5S7壳CdTe/ZnS(30 min)CdTe/ZnS(30 min)CdTe/ZnS(30 min)CdTe/ZnS(1 h)CdTe/ZnS(1 h)CdTe/ZnS(1 h)(10-13 m/W)4.385.065.225.025.286.413(10-14 esu)3.833.923.
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