PDF《制备和结构研究》

ZnSe∶Cu 纳米晶 聚电解质多层膜 制备和结构研究 张皓郝恩才 杨柏沈家骢 (教育部超分子结构与谱学开放实验室, 吉林大学化学系, 长春 130023) 摘要 采用分子沉积方法制备了 ZnSe∶Cu 纳米晶 聚电解质多层膜, 通过 X 射线光电子能谱(XPS) 和透射 电镜(TEM ) 等方法对薄膜的组成及结构进行了表征.

XPS 结果证实了回流处理对 ZnSe∶Cu 微粒的表面结 构以及铜离子价态的影响, 从而很好地解释了经表面修饰后, 微粒荧光增强的现象. TEM 结果确定 ZnSe∶ Cu 的平均尺寸为

3 nm. X 射线粉末衍射结果进一步确认 ZnSe∶Cu 具有纤锌矿晶体结构. 关键词 纳米晶;

表面修饰;

自组装;

ZnSe∶Cu 中图分类号 O

631 文献标识码 A 文章编号

025120790 (2000)

1121766205 收稿日期: 1999207220. 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 59773014) 资助. 联系人简介: 杨柏(1962 年生) , 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事功能性及高性能聚合物光学材料研究. 自Bhargava 等[1 ] 报道了M n 掺杂 ZnS 微粒具有高发光效率以来, 掺杂型纳米微粒(如ZnS∶Cu, ZnS∶ M n, ZnS∶Eu) 引起了人们极大的研究热情 . 由于主体纳米晶产生的强的限域效应, 使得杂质能 级与半导体微粒分立的能级产生良好杂化, 从而提高了辐射复合与表面非辐射复合的竞争能力, 导致 了强杂质诱导荧光的出现和微粒表面态非辐射复合的显著减弱. 因此, 同非掺杂微粒相比, 具有发光 活性中心的掺杂纳米晶的出现为纳米结构材料的研究与应用创造了新的机会[2 ~

4 ] . 我们在水溶液中制备了 ZnSe∶Cu 纳米晶, 通过回流实现了微粒尺寸及表面结构的控制. Cu 杂 质的引入作为受主缺陷, 使得在价带附近的局域能升高. ZnSe∶Cu 纳米晶展示出的强蓝色荧光可归 因于导带(或位于导带以下的浅缺陷能级) 电子与高于价带的杂质能级束缚的空穴之间的复合发光[5 ] . 在本文中, 我们讨论了表面修饰对微粒结构及光学性质的影响, 并基于静电相互作用[6 ] , 成功地制备 了ZnSe∶Cu 聚电解质自组装多层膜, 通过紫外、荧光、XPS 和TEM 等方法研究了薄膜的组成、结构 及性质 .

1 实验部分 1.

1 试剂和仪器 硫酸锌、硫酸铜、巯基丙酸和氢氧化钠等药品均为分析纯试剂 . Po ly (diallyldim ethylammonium chlo ride, PDAC) 购自A ldrichi 公司 . N aHSe 溶液通过硼氢化钠与硒粉反应制备[7 ] . 日本岛津UV

23100 型紫外2可见光谱仪;

日本岛津R F25301 PC 荧光光谱仪;

英国V G ESCALAB M K2 型X射线光电子能谱仪 (测量真空度为 10-

7 Pa, 荷电位移校正取 C1s= 284.

6 eV );

日本日立

8100 型透射电镜(操作电压

200 kV );

德国西门子D

5005 型X射线衍射仪 . 1.

2 水溶液中胶体法合成 ZnSe 和ZnSe∶Cu 纳米晶 ZnSe 和ZnSe∶Cu 纳米晶制备过程如下: 在搅拌条件下, 将Zn 2+ 和Cu 2+ (Cu 2+ 占Zn 2+ 浓度的

0 ~ 2% ) 以及巯基丙酸稳定剂的混合溶液 pH 值调到 8. 3, 在N

2 气保护下加入新制备的N aHSe 溶液, 继 续搅拌

10 m in, 得到无色透明溶液 (pH 10. 3) , 即原溶液 . n (Zn 2+ ) ∶n (HSe - ) ∶ n (M PA ) 的比率为 1∶0. 5∶2. 4. 最后, 在N

2 气保护下, 将原溶液回流一段时间 . ZnSe∶Cu 纳米晶粉末可以通过旋转蒸 Vo l .

21 高等学校化学学报No.

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0 年11 月CHEM ICAL JOU RNAL O F CH I N ESE UN I V ERSIT IES