表面化学挂钩的半导体纳米晶体的光学性质大学学位论文.doc

表面化学挂钩的半导体纳米晶体的光学性质 错综复杂的化学反应发生在半导体纳米晶体的表面是剪裁到各种各样的应用程序及其光学性能的关键因素。这一观点的目的是研究的重新评估长期持有的想法，在一个的新的和丰富机构半导体纳米晶表面科学。我们首先回顾最近的事态发展，在配位化学，其后用于推进了解甚少的表面电子结构的光谱和计算方法的讨论。所获得的认识，我们显示表面是如何影响发射行为与我们总结增加荧光量子产率的战略。这次讨论被随后回顾定量分析的表面化学浓度有关的光谱测量的实验方法。我们最终通过突出显示配体化学，即全无机钝化的半导体纳米晶体的表面发射新的应用程序中的一些新的方向。 1.简介 自从第一次重现性好，尺寸可调谐纳米晶 (NC) 有机合成1 的出版,越来越多的研究一直致力于了解化学的配体结合的性质和影响不同表面性能的影响。虽然最初配体仅仅被视为覆盖基于热注射合成中使用的溶剂的协调，不断增加的大量研究显示，从一个配体系统转换到另一个可以影响NC的基本性质。 NC表面的化学性质决定远远超过其相互作用及其环境 （如溶解度、 电荷转移）。表面的化学性质也具有重大影响内在属性，像电子结构、 2 光谱形状、 3 — — 5 与照片发光 (PL) 量子产率 (QY).6,7 这些配体的主要作用是作为表面活性剂 NC.8,9 他们可能然后被选择以优化 PL QY 生长过程。由于有机钝化的 NCs 倾向有低 PL QY （B10%），无机壳的各种设计所执行的可以增加 PL QY （450%)，以及减少其他有害的发射属性，如 blinking.10–12。然而，这些无机的壳体也可能会阻止所需的功能的状态控制系统，例如电荷传输在一部电影。这种运输过程的重要性在应用程序中简单地跨越 lighting13，14 和 displays15 到 photovoltaics16，17 和 detectors.18，出现了大量的调查研究，哪种配体在选择可以听写既增长以及光学缺少的是什么以前的工作表面的NC是性的表面 — — 配体系统的电子结构的物理理解的途径。10 — — 12。 从以前的工作表面的数控缺少的是物理的表面 — — 配体系统的电子结构性质的理解。 — — 绑定的电子-空穴对。 总体战略是确定表面钝化计划导致NC高 PL QY、 单一指数的生存期，与没有表面的 PL 在室温中。然而仅仅是优化这些措施使配体 — — 表面复杂的电子结构有限的洞察。其中一个最终目的为微观理解纳米晶 — — 配体复合物的表面的化学和物理的性质。我们最近生产的配体 — — 表面系统可以充分描述从 PL 实验的所有相关观测的第一个综合微观模型。简单电子转移模型基础上的各种NC-配体系统的 PL 光谱测量在广泛的温度范围内，出现了哪个唯一可以描述所有这些表面现象。 这些温度依赖 PL 测量发现没有表面在 300 K pl NCs 可能在一些低的温度，例如 100 K.有可观的表面 PL PL 从核心和表面的温度依赖性可以有一个复杂的函数形式，指示一些热激活的过程来控制表面与核心之间的电荷平衡。 由于表面的 PL 乐队的红移是远远大于 kT，展宽和红移的原产地需要澄清以及我们根据使用泵/探测光谱技术和共振拉曼光谱的激发电子 — — 声子测量，显示扩大和红移现象的表面带出现主要从光学声子进阶创建收费被困在表面的NC的松弛。I在此半经典电子转移方法，表面发射的所有方面可以都被描述为第一次 — — 从温度依赖性的线型，到红移现象 — — 在一个统一模型。与这种电子转移模式它演示到核心激发电子州耦合表面态的方式，介绍了许多重大表面依赖放射现象。与这种电子转移模式它演示到核心激发电子州耦合表面态的方式，介绍了许多重大表面依赖放射现象。 例如，最近的论文从我们组比较两个常用的钝化，四癸基酸 (TDPA?) 和丁胺 (BA)。 这两个显示在 300 K PL 表面的钝化提供小型NC使用。通过简单地记录 PL 光谱在 300 K 人们可能错误地得出结论，一个系统不仅仅是比另一个更有效钝化，或其中一个系统通常调用神秘的表面陷阱状态更广泛能量分布。这种依据表面发射的历史观点的解释将是不完整的。我们的工作表明，两个配体系统之间的主要区别是在表面的电子结构。具体而言，表面 PL 在给定温度的量是由带边缘激发电子和表面电子态的自由能区别决定的。表面 PL 的线型是由与光学声子的耦合强度决定的。 讨论了本次审查的品种当仔细地研究了这种化学的相互作用，而这半古典电子根据描述主要表面发射观测，它缺乏化学的特异性。与此相反的是，大多数 NC/配体研究聚焦于NC表面的配体结合的化学特性。基于微观模型描述了NC加工的表面电子结构和控制结构方面的表面的化学相互作用调查，我们正准备推动这个重要而又难以捉摸的纳米科学这一观点的目的是连