cdse／znse／zns多壳层结构量子点的制备与表征 - 发光学报.pdf

第３０卷　第６期 发　光　学　报 Ｖｏｌ３０ Ｎｏ６ ２００９年１２月 ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥ Ｄｅｃ．，２００９ 文章编号：１０００７０３２（２００９）０６０８４２０５ ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳ多壳层结构量子点的制备与表征 １，２ １ １，２ １ １，２ １，２ 张庆彬 ，曾庆辉 ，郑金桔 ，孔祥贵 ，曲玉秋 ，宋　凯 （１．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激发态物理重点实验室，吉林 长春　１３００３３； ２．中国科学院研究生院，北京　１０００４９） 摘要：展示了一种简捷的多壳层量子点合成路线。在含有过量Ｓｅ源的ＣｄＳｅ体系中直接注入Ｚｎ源，“一步 法”合成了ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ量子点；进一步以ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ为“核”，表面外延生长 ＺｎＳ壳层制备了核／壳／壳结构 ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳ量子点。相对于以往报道的多壳层结构量子点的制备方法，该方法通过减少壳层的生长步骤 有效地简化了实验操作，缩短了实验周期，同时减少对原料的损耗。对量子点进行高温退火处理，能够大幅 提高ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳ量子点的发光量子产率。透射电镜、ＸＲＤ以及光谱研究表明：所制备的量子点接近球 形，核与壳层纳米晶均为闪锌矿结构，最终获得的ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳ量子点的光致发光量子产率达到５３％。为 了实现量子点的表面生物功能化，通过巯基酸进行了表面配体交换修饰，使量子点表面具有水溶性的羧基功 能团，并且能够维持较高的光致发光量子产率。 关　键　词：ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳ量子点；外延生长；配体交换 中图分类号：Ｏ４８２．３１　　　ＰＡＣＳ：７８．５５．Ｅｔ　　　ＰＡＣＣ：７８５５Ｅ　　　文献标识码：Ａ ＺｎＳｅ／ＺｎＳ等多壳层量子点能够有效地减缓界面 １　引　　言 处的晶格突变，降低界面处两种晶格的应力，从而 半导体量子点由于具有优良的光学和电子学 达到减少缺陷。提高了其光稳定性和光致发光量 ［１～４］ ［５，６］ ［１５，１６］ 性能，在发光二极管 ，半导体激光器 ，生 子产率的目的 。但是，目前发展的多壳层量 物医学检测［７～１０］等领域的应用研究受到了人们 子点制备方法，由于制备过程步骤较多，不仅存在 广泛地关注。其中ＣｄＳｅ纳米晶是人们研究最多 操作复杂和实验周期长等缺点，并且多步反应浪 的量子点。尺寸可调的发光特性使其发光范围覆 费反应原料。因此，有必要发展新的多壳层量子 盖从蓝光到红光的整个可见区，并且具有宽的激 点制备技术，在减少反应步骤和原料损耗的同时 发范围和相对较窄的发射半峰全宽，以及高的发 制备结构缺陷少、高产率的发光量子点。 ［１１］ 光量子产率 。但是，裸核 ＣｄＳｅ量子点容易受 本文建立了以“一步法”合成的ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ 到外界环境影响而导致其发光猝灭，因此在ＣｄＳｅ 量子点为“核”，表面生长ＺｎＳ壳层的方法，制备 量子点表面外延生长晶格接近的宽带隙半导体壳 了ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳ多壳层结构的量子点。该方 层材料以钝化表面，制备稳定发光的核壳结构量 法有效地减少了壳层生长的步骤和实验时间，降 子点一直是研究的热点［１２～１４］。 低了原料损耗，制备了具有高量子产率的多壳层 ＺｎＳ由于具有宽的带隙（３．６８ｅＶ）和低的毒 结构量子点。为了潜在的生物学