碳化硅量子点的制备及应用

发布时间：2017-10-31 01:11

  本文关键词：碳化硅量子点的制备及应用

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【摘要】：碳化硅(SiC)量子点在常温下,因量子限制效应具有强而稳定的紫-绿光发射,在光电、生物等领域有极大的应用前景。近些年来,对SiC量子点的研究主要集中于制备工艺、发光机理以及应用等方面。但是,现在还缺乏制备尺寸均一的SiC量子点的有效方法,以及SiC量子点的表面结构特点的实验证据。本论文主要集中在这两方面开展工作,相关研究结果如下：1.用化学腐蚀SiC粉末辅以超声振荡的方法,在去不同pH值的离子水和有机溶剂甲醇、乙醇、氯仿及甲苯中制备了3C-SiC量子点。通过对样品在不同波长的激发光下的光致发光(PL)谱发光峰位置与强度的分析对比,发现3C-SiC量子点具有亲水性,羟基和3C-SiC量子点表面的偶合会使量子点的带隙降低；这种方法制备的3C-SiC量子点具有极性表面；3C-SiC量子点在甲醇、乙醇和去离子水中,有较为理想的稳定性。2.以多晶6H-SiC陶瓷片为靶材,通过脉冲激光烧蚀技术制备在去离子水中成功制备了3C-SiC量子点。一系列测试表明：分散于去离子水中纳米颗粒粒径集中于2nm处,随直径增加,量子点的数量迅速下降,在直径为约2.5 nm处为其尺寸分布的拐点；从光致发光谱得出,随激发光波长从260 nm增加到420nm,发光强度单调下降,并在激发光波长大于320nm后,发光强度下降更加明显。经计算,这与量子点的尺寸分布相吻合；傅里叶变换红外吸收谱表明SiC纳米颗粒表面钝化良好；紫外-可见吸收谱测试表明样品的制备的3C-SiC量子点带隙约为2.8 eV。3.使用脉冲激光烧蚀法,以浅黄色、经抛光的多晶3C-SiC陶瓷片为靶材,制备了悬浮于去离子水中的非晶SiC纳米颗粒。这些非晶SiC纳米颗粒的直径为10 nm左右,高分辨率透射电子显微照片及选区电子衍射照片都表明生成的纳米颗粒为非晶相；傅里叶变换红外吸收谱表明样品为SiC,且这些纳米颗粒具有亲水性；通过紫外-可见吸收光谱计算了纳米颗粒的带隙值,进一步确定了样品为非晶SiC；样品的光致发光谱表明,当激发光波长为320 nm,样品有较强的光发射,发光峰位于320 nm处。
【关键词】：碳化硅 量子点 腐蚀 激光烧蚀 光致发光
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-17
• 1.1 引言7-8
• 1.2 量子限制效应与量子点8
• 1.3 碳化硅8-10
• 1.4 碳化硅量子点10
• 1.5 碳化硅量子点的应用10-12
• 1.6 碳化硅量子点的研究现状12
• 参考文献12-17
• 第二章 化学腐蚀法制备的3C-SiC量子点的表面性能17-30
• 2.1 引言17-19
• 2.2 实验19-20
• 2.2.1 悬浮于不同液体中的3C-SiC量子点的制备19-20
• 2.2.2 样品表征20
• 2.3 结果与讨论20-26
• 2.3.1 3C-SiC量子点的形貌与尺寸20-21
• 2.3.2 3C-SiC纳米晶体在不同pH值的去离子水液体中的PL谱21-22
• 2.3.3 3C-SiC纳米晶体在不同溶剂中的PL谱22-26
• 2.4 结论26-27
• 参考文献27-30
• 第三章 激光烧蚀法从6H-SiC陶瓷片制备3C-SiC量子点30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 实验30-33
• 3.2.1 实验原理30-32
• 3.2.2 制备方法32-33
• 3.3 结果与讨论33-40
• 3.3.1. SiC量子点的形貌与尺寸33-35
• 3.3.2 SiC量子点的光致发光谱35-37
• 3.3.3. SiC量子点的紫外-可见吸收光谱37-39
• 3.3.4 傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)39-40
• 3.3.5 约2nm的颗粒形成原因分析40
• 3.4 结论40
• 参考文献40-43
• 第四章 激光烧蚀法制备非晶碳化硅量子点43-52
• 4.1 引言43-44
• 4.2 实验44
• 4.2.1 样品的制备44
• 4.2.2 样品的表征44
• 4.3 结果与讨论44-50
• 4.3.1 非晶SiC纳米颗粒的形貌与尺寸44-45
• 4.3.2 非晶SiC纳米颗粒的傅里叶红外光吸收谱45-46
• 4.3.3 非晶SiC纳米颗粒的紫外-可见吸收谱46-48
• 4.3.4 非晶SiC纳米颗粒的光致发光光谱48-49
• 4.3.5 非晶SiC纳米颗粒的形成机理49-50
• 4.4 结论50
• 参考文献50-52
• 致谢52-53
• 研究生期间已发表论文53-54

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本文编号：1120123