多元硫属银基半导体纳米晶的合成及光学性能研究

发布时间：2020-08-26 03:03

【摘要】：多元硫属铜基和银基半导体纳米晶由于其优异的光电性能,在生物成像、发光二极管、太阳能电池和光催化领域都展现出巨大的应用前景。近年来,AgInS2(AIS)半导体纳米晶由于其光学带隙可调和较高的电子迁移率也得到了越来越广泛的关注,因此有关AIS纳米晶的合成引起了广大科学工作者的兴趣。目前AIS半导体纳米晶的合成方法主要是基于各种金属和硫配合物的热分解或在特定配体下金属阳离子与硫直接反应。然而,目前开展的研究工作大都集中在AIS半导体纳米晶的发光特性,而有关生长机理的研究较少。在本论文中,采用种子生长法以Ag2S纳米颗粒作为种子,通过In3+和Zn2+离子的部分交换策略制备了出了三元AIS和四元Ag-In-Zn-S(AIZS)纳米晶,探究了生长机制和发光特性,并研究了其自组装行为。在此基础之上探索了其在发光二极管中的应用。(1)采用一步合成法制备出了不同尺寸的二元Ag2S纳米晶,然后将其作为种子,通过In3+离子交换法制备出不同尺寸的AIS纳米晶。研究了其生长过程中的形貌和结构变化,发现其生长过程中形成了中间体Ag2S-AIS异质结纳米晶,该中间体对AIS纳米晶的形成发挥了重要作用。之后,研究了不同Ag/In投料比对AIS纳米晶的光学带隙和光致发光光谱(PL)的影响。随着反应时间的延长,晶相发生了一定的变化,发光性能也有所提高。除此之外,AIS纳米晶能够自组装形成指纹形状,这主要是由于十二硫醇和铟离子共同作用的结果。(2)采用种子生长法以AIS纳米晶作为种子,借助于Zn2+离子交换制备出了四元AIZS纳米晶。Zn2+离子的引入使得光学带隙增大,且光致发光峰向高能量方向移动,绝对荧光量子产率(PLQY)有了明显提高,其最大PLQY能够达到58%。采用时间分辨荧光光谱研究了 AIS和AIZS纳米晶的光致发光动力学过程,发现AIZS纳米晶的光致发光光谱与纳米晶的表面和内部缺陷及施主-受主(D-A)对的复合相关。在此次基础之上,以四元AIZS纳米晶为发光层,使用全溶液法制备了多层发光器件,器件的启亮电压为3.4V,最高亮度达到114cd/m2。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O734;TB383.1;TN312.8
【图文】：

图２．２尺寸为６．３ｎｍ的Ａｇ２Ｓ纳米晶体为种子合成的ＡＩＳ纳米晶体的光致发光光谱和吸收光逡逑谱

图２．３由尺寸为６．６ｎｍ的Ａｇ２Ｓ纳米晶体为种子合成的Ａ１Ｓ纳米晶体在不同反应时间时的ＴＥＭ逡逑图谱：（ａ）邋５邋ｍｉｎ，（ｂ）邋１０邋ｍｉｎ，邋（ｃ）邋２０邋ｍｉｎ邋和（ｄ）邋６０邋ｍｉｎ；邋（ｅ）邋２０邋ｍｉｎ邋和（ｆ）邋６０邋ｍｉｎ邋的邋ＡＩＳ逡逑纳米晶体的ＨＲＴＥＭ图谱；（ｇ）邋６．６邋ｎｍ的Ａｇ２Ｓ和在５和６０邋ｍｉｎ的ＡＩＳ纳米晶体的ＸＲＤ图逡逑－－

AgZs纳米晶体的合成过程及其通过交换反应产生三元AglnsZ纳米晶体示意图

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本文编号：2804586