半导体核壳纳米结构-清华纳米化学 [兼容模式].pdf

《半导体核壳纳米结构-清华纳米化学 [兼容模式].pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、2012/11/30半导体核壳纳米结构ColloidalSemiconductorCore/shellNanostructures张加涛北京理工大学材料学院2012.11.30与清华学子共勉：Chemistry:Chemistry!!!“Totrywithoutthinkingisuseless,tothinkwithouttryingisidle.”------ConfuciusChemistryalwayscangiveyousurpriseoutofyourimagination!12012/11/30纳米化

2、学的优点:NanophysicsNanochemistryVSQuantumsizetuningQuantumsizetuningMorphologycontrolMorphologycontrolCompositiontailoringCompositiontailoringCrystallizationengineeringCrystallizationengineeringSurfacemodificationSurfacemodificationFunctionalitiesintegrationFunct

3、ionalitiesintegration核壳纳米粒子（core/shell)？•在一个尺寸为纳米到微米级的颗粒为核，在其表面包覆数层均匀的纳米薄膜而形成的一种复合多相结构，核与壳之间通过物理或化学作用相互连接。22012/11/30核壳纳米结构的特性：•可以控制核大小、壳的厚度等实现复合性能的调控。可调控其磁学、光学、电学、催化等性质。•设计、合成单分散、可控核壳型纳米复合粒子成为纳米化学领域的研究热点。NanochemistryOpportunities量子点（QuantumDots）•定义：量子点是由少量原子

4、组成，能把导带电子、价带空穴及激子在三个空间方向上束缚住而导致量子限域效应的准零维半导体纳米结构。电子运动在三维空间都受到了限制，也被称为“人造原子”。•尺寸与激子的玻尔半径相当.32012/11/30特点之一:量子尺寸效应LouisE.BrusBrus公式：222heE(r)E(r)1.7860.248Eg2Ry2rr量子点特点之二：Quantumconfinement导带电子、价带空穴及激子被束缚在三维空间中。Discreteenergylevels。ab*是激子玻尔半径42012/11/

5、30LowPLQuantumEfficiencies(10%)ofQds•Thenon-radiativeexcitonrecombinationatthesurfacedefects.•Shallowbandgapdefects.•Terminaldanglingstates.如何提高发光的量子产率？Organically,Surfacepassivationbyoxygen,ligands,andothermoleculesintheenvironment;thestaticpassivationofsurf

6、acedefectsbypolymersandpolarmolecules.Photoactivation.Photoactivatedrearrangementsofligandmoleculesstabilizethesurfacestatesandincreasetheprobabilityoftrappedchargecarriersthermalizingintoemissivestates.52012/11/30Core/ShellStructure:Inorganically,•Overcoatin

7、gnano-crystalliteswithhigherbandgapinorganicmaterials.1、减少电子与空穴的非辐射复合。2、增强激子（电子/空穴对）的复合发光。M.G.Bawendi(MIT)-CdSe/ZnSQdsQuantumefficiency>50%MIT62012/11/30ColloidalTwo-DimensionalSystems:QuantumShellsandWells•SuccessiveIonLayerAsorptionandReaction(SILAR)-PengXia

8、ogangNon-blinkingSemiconductorNanocrystals(WangXY,etc.Nature2009)CdSe@ZnSe(on-and-offemission)ZnCdSe@ZnSe(continuousemission)72012/11/30Applications•Bioimaging•Lightemittingdiodes: