半导体纳米晶的化学合成范例.pptx

半导体纳米晶的化学合成 内容提纲 半导体纳米材料 一般是指材料的尺寸在纳米范围内的半导体材料，其小于通常的粒子，而又大于原子簇，主要涉及的是Ⅱ-Ⅵ如CdSe 、Ⅲ-Ⅴ如InP、InAs 和GaAs 化合物以及Si/C等元素。 纳米晶 具有纳米尺度的晶体材料，原子、离子、分子等具有周期性的规则排列。 一、半导体纳米晶简介 半导体纳米晶—— 具有纳米尺度和纳米特性的半导体晶体材料 零维——半导体纳米点 一维——半导体纳米带、半导体纳米线、半导体纳米管 二维——半导体纳米薄膜 三维——块体材料 分类-维度 ZnO NW ZnO NW sensitized by QDs Nano letters. 2010, 3, 1088 Chem. Mater. 2007, 19, 1626 Small. 2011, 7, 2449 ZnO nanofilm deposited on a SiO2/Si substrate 一、半导体纳米晶简介 Ⅳ族半导体纳米晶 Si、C Ⅲ-Ⅴ族半导体纳米晶 InAs、GaSb、InP Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶 CdSe、CdS、CuSe、ZnSe、ZnS Ⅴ-Ⅵ族化合物半导体纳米晶 AsTe、SbS3、AsS3 多元化合物半导体纳米晶 CuInSe2、CuInGaSe、CuInS2 分类-元素 一、半导体纳米晶简介 二、半导体纳米晶的性质及应用 小尺寸效应 表面与界面效应 量子尺寸效应 宏观量子隧道效应 具有纳米材料特有的四大效应 光学性质 特殊的 热学性质 磁学性质 电学性质... 二、半导体纳米晶的性质及应用 二、半导体纳米晶的性质及应用 在能源动力、化工环保、电子信息等领域 具有广泛的应用前景 三、制备方法介绍 通常可通过两大的途径得到纳米晶： “自上而下” (top down)： 通过微加工或固态技术，不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化。 如：切割、研磨、蚀刻、光刻、印刷等。 固体?微米颗粒?纳米晶 “自下而上” (bottom up) ： 以原子分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品。如：化学合成、自组装、定位组装等。 原子?团簇?纳米晶 三、制备方法介绍 有无化学反应 物理制备方法 化学制备方法 其他方法 粉碎法、分子束外延法 气相沉积法(PVD) 液相法 气相法 三、制备方法介绍 物理制备方法操作简单，生产合成效率高，方便易于大规模的生产，但需要的仪器设备一般都要求具有高真空、高密封性等等比较苛刻的条件，并且利用该方法制备出的纳米晶颗粒产品粒径较宽，生产形貌不易控制。 四、化学合成方法 化学合成制备法在制备高品质的半导体纳米晶方面，具有突出的优势； 制备出的半导体纳米晶分布均匀，形貌易于控制，并且利于对材料结构进行设计和可控制备； 制备过程条件温和、设备要求不高、可控性强。 化学气相沉积（CVD ）方法目前被广泛的应用于纳米材料（薄膜材料）的制备，主要用于制备半导体、氮化物、碳化物纳米薄膜。 四、化学合成方法 — 气相合成 化学气相沉积制备纳米材料装置 CuS和InCl3利用LP-MOCVD法制备的CuInS2 J. Mater. Chem. 2003, 13, 1942–1949 四、化学合成方法 — 气相合成 热壁外延法（Hot Wall Epitaxy HWE）是一种低成本、简捷方便的外延技术，在严格控制成核、生长条件以及近乎热平衡的条件下可获得高质量外延层，同时生长速率也较快。 四、化学合成方法 — 气相合成 用两步热壁外延技术在Si(111) 上外延了厚达5μm的高质量CdTe薄膜 Journal of Crystal Growth. 2003, 256, 20–26 四、化学合成方法 — 液相合成 液相合成法 是目前实验室和工业广泛采用的纳米材料的制备方法 。 特点﹕设备简单、原料容易获得、纯度高、均匀性好、化学组成控制准确等优点。 其他合成方法 四、化学合成方法 — 液相合成 （1）有机溶剂法 选择合适配体能够很好的控制纳米晶的尺寸 表面活性剂在微粒表面形成单分子修饰层，避免纳米粒子的聚集 可以得到尺寸分布比较窄的半导体纳米晶 Murray等首次以三辛基氧膦(TOPO)作溶剂， Cd(CH3)2作为镉源，(Si Me3)2Se和(SiMe3)2Te为硒源和碲源，于300oC反应得到了高结晶度、单分散的尺寸可控的CdSe和CdTe纳米晶。 四、化学合成方法 — 液相合成 (1)有机溶剂法 J. Am. Chem. Soc., 1993, 19, 8709 四、化学合成方法 — 液相合成 （1）有机溶剂