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烷基胺在CdSe量子点表面配体交换的热力学意义:配体-配体相互作用的重要性
摘要: 配体交换是调控量子点(QDs)性能及实现广泛应用功能化的关键步骤。先前研究将配体分为X型、L型和Z型,并据此对配体交换过程进行分类。大量工作已探究配体交换对量子点光学性质的影响,但迄今其热力学意义尚未明晰,同类型配体产生差异效应的机制仍不明确。为解决这些问题,本研究采用1H核磁共振(1H NMR)、荧光光谱、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术,考察了油酸包覆CdSe量子点与不同碳链长度烷基胺(正丁胺C4Am、正辛胺C8Am、正十二胺C12Am)的配体交换反应。1H NMR研究表明:L型配体(烷基胺)促进Z型配体(油酸镉)从CdSe量子点表面解吸的平衡常数(Keq)顺序为C4Am > C8Am > C12Am,这可能归因于短碳链配体的空间位阻较小。此外通过荧光滴定法从配体吸附角度(继油酸镉解吸后)研究了不同温度下的配体交换,测得结合常数量级为103 M?1?;谌攘ρ咏墙⒌?#34;两步配体交换(TSLE)"模型描述了配体解吸-吸附过程:碳链增长不仅带来增强的空间位阻,还产生更强的范德华相互作用,呈现双刃剑效应。C8Am配体交换表现出最负的ΔH和ΔS值——因其与邻近配体的范德华作用强于C4Am但弱于C12Am,而空间位阻介于两者之间。这揭示了除纳米晶-配体相互作用主导地位外,配体间相互作用的重要性(此前研究较少关注)。紫外-可见吸收光谱和荧光寿命研究表明:三种烷基胺的配体交换均对CdSe量子点光学性质产生不同程度影响。粉末X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)结果显示该过程基本未改变量子点的晶体结构和核尺寸。本研究提出了合理的配体交换机制,阐明了热力学意义,并为适配配体选择提供了科学指导。
关键词: 量子点、配体交换、热力学、硒化镉、烷基胺
更新于2025-09-19 17:13:59
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将金属硒化物薄膜作为次级吸收层掺入碲化镉太阳能电池中
摘要: 近年来,硒元素引入CdTe太阳能电池促成了高性能CdTe薄膜太阳能电池的发展。该方法通过在CdTe高温沉积过程中利用前驱体CdSe层发生互扩散来形成CdSexTe1-x合金。然而,这种扩散形成的成分梯度CdSexTe1-x会导致长波长光子吸收不足。因此,在CdTe薄膜太阳能电池中引入了近空间升华法制备的CdSexTe1-x中间层。研究发现,600纳米厚的CdSexTe1-x吸收层能有效增强长波长光子吸收并扩展长波长量子效率响应。同时,研究考察了主吸收层沉积工艺对CdTe电池性能的协同效应。CdTe沉积时的衬底温度对电池效率具有显著影响:较高的衬底温度能更有效地获得更大晶粒尺寸、提升晶体质量并促进不同半导体层的互扩散。这些改进可有效降低载流子复合,从而获得更高的填充因子和开路电压。
关键词: 光谱响应,碲化镉太阳能电池,载流子复合,CdSexTe1-x,硒化镉
更新于2025-09-19 17:13:59
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“胶体量子点纳米团簇-染料”杂化纳米结构中的非辐射能量转移:计算机实验
摘要: 已构建并分析了一种计算机模型,用于研究胶体硒化镉量子点纳米团簇向杂化纳米结构(纳米团簇-染料)中介-四(3-吡啶基)卟啉分子的非辐射电子激发能量转移过程。该模型采用量子点和染料的实验发光与吸收光谱数据,考虑了纳米团簇中量子点性质的异质性以及染料在杂化结构中的不同分布位置。研究表明,在理想情况下,通过这种能量转移可使染料的荧光信号强度提升五个数量级。然而由于非发光颗粒的存在、保护性配体壳层的干扰、颗粒较大的尺寸分布差异以及杂化系统几何结构非最优化等因素,实际增幅显著降低。
关键词: 卟啉染料、胶体量子点、福斯特共振能量转移、混合系统、硒化镉、计算机模拟
更新于2025-09-19 17:13:59
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准一维CdSe纳米材料综述:合成及其在光电探测器中的应用
摘要: 过去15年间,由于独特的几何与物理特性,准一维(1D)硒化镉(CdSe)纳米材料因其在高性能电子和光电器件中的潜力被广泛研究。本综述详细阐述了1D CdSe纳米材料的多种合成方法及其在光电探测器中的应用进展。首先介绍了几种自下而上的1D CdSe纳米材料合成技术,包括气-液-固法、溶液-液-固法和电化学沉积等;其次将基于1D CdSe纳米材料的光电探测器研究分为光电二极管、光电导体和光电晶体管三部分进行讨论;此外还阐明了若干可提升探测器性能的新机制(如局域表面等离子体增强效应、光电导光学猝灭效应及压电光电子效应)。最后探讨了1D CdSe纳米材料在实际光电探测器集成应用中面临的主要挑战与机遇,这些方向仍需未来深入研究。
关键词: 合成、光电探测器、准一维纳米材料、硒化镉
更新于2025-09-16 10:30:52
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可见光范围内溶液法制备的量子点发光二极管:调制带宽的提升
摘要: 基于量子点的发光二极管(QD-LED)不仅因其在照明和显示应用中的用途而备受关注,还作为可见光通信(VLC)的光源受到重视。作为光源的QD-LED最重要的参数之一是提高调制带宽以增加数据传输速率。本文展示了三组QD-LED,研究了一些参数如频率响应,首先针对结构相似但均匀性不同的器件,然后针对结构有微小变化的器件。研究发现,通过改变基于CdSe/ZnS的相同结构中量子点的均匀性并使用ZnO壳层代替ZnS,调制带宽在2至8 MHz之间变化。此外,对于基于CdSe/ZnS的结构,实现了8 MHz的调制带宽,这对于QD-LED来说是一个相当宽的带宽。对纳米材料结构进行操控的想法可能是提高调制带宽的重要一步。根据计算结果,计算了不同层中的载流子密度,然后将复合电流-电压特性与实验结果进行比较,显示出高度一致性。
关键词: 发光二极管,频率响应,硒化镉/硫化锌,量子点,调制带宽
更新于2025-09-16 10:30:52
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锰掺杂CdSe量子点表面性质的X射线光电子能谱研究
摘要: 在本研究中,我们报道了将锰(Mn)掺杂剂引入不同尺寸硒化镉(CdSe)量子点(QDs)的效果,这改善了量子点的电子和光学特性,适用于发光二极管、激光器和生物标记等多种应用。此外,采用油酸作为有机配体的绿色反胶束法得以实施。这种表面结合增强了Mn掺杂CdSe量子点的表面陷阱钝化,从而提高了产量。同时,反胶束技术成功实现了Mn掺杂CdSe量子点,且不存在纤锌矿CdSe量子点中常见的Mn掺杂剂自净化风险。我们还报道了采用反胶束法合成的物理尺寸为3至14纳米的闪锌矿型锰掺杂硒化镉量子点(Mn掺杂CdSe QDs)的X射线光电子能谱(XPS)结果与分析。XPS扫描追踪到CdSe晶体中结合能为54.1和404.5 eV的Se 3d和Cd 3d能带。检测到的640.7 eV XPS峰证明Mn已整合至CdSe量子点晶格中。量子点的结合能与量子点尺寸的增加相关。
关键词: 量子点、半导体、化学合成、硒化镉、X射线光电子能谱、锰掺杂
更新于2025-09-16 10:30:52
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胶体CdSe纳米片的原子级薄层种群:卷曲纳米片的生长及配体交换诱导的强圆二色性
摘要: 胶体二维镉硫属化合物纳米片作为一类具有最窄激子发射和吸收带的半导体纳米粒子,近期在光学应用领域备受关注。本研究开发了制备单分散2.5单层(ML)厚CdSe纳米片的合成方案,发现水参与的两步合成法能促进原子级薄纳米片的高结构与形貌完整性生长。通过种子生长技术,我们将纳米片横向尺寸扩展至400纳米,从而形成多壁卷曲纳米结构。与较厚的3.5 ML群体相比,用非手性硫代乙醇酸和手性N-乙酰半胱氨酸置换富镉(001)晶面原生的油酸配体后,纳米片仍保持卷曲形态。当配体从非手性转变为手性时,观察到折叠方向从[110]向[100]重排。使用手性N-乙酰-L-或D-半胱氨酸进行配体交换时,400纳米横向尺寸的2.5 ML CdSe纳米片展现出不对称因子高达3×10?3的圆二色性。这种胶体CdSe纳米片的强圆二色性使其成为偏振相关应用的理想候选材料,而最薄CdSe纳米片的生长方案也丰富了现有CdSe纳米片群体的合成方法学。
关键词: 纳米片、胶体、圆二色性、硒化镉、配体交换
更新于2025-09-12 10:27:22
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数字液滴反应器中量子点的按需微流控合成
摘要: 胶体量子点(QDs)因其尺寸依赖的光学特性展现出巨大潜力。然而,缺乏简便、精确且可重复控制尺寸与组分的合成方法,仍是其广泛应用的主要障碍。本研究报道了利用液滴微流控技术在温和溶剂和无特殊环境条件下,简单且高度可重复地合成硫化镉(CdS)与硒化镉(CdSe)量子点的方法。该技术通过两种不相溶液体间的液-液屏障构建数字液滴反应器,反应液滴易于调控且结合螺旋混合器时可显著增强混合效果,相比传统台式方法大幅缩小了尺寸分布范围。此外,基于微流控装置参数实现了量子点特性的建模预测。我们认为该方法克服了当前纳米结构合成的制造难题,这对下一代纳米传感器的研发至关重要。
关键词: 硫化镉、硒化镉、量子点、微流控技术、纳米传感器
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于CdSe/CdTe的多壳层II型量子点纳米晶体中激子、双激子和带电激子的电子与光学特性
摘要: 最新研究报道显示,多壳层II型量子点纳米晶体(QDNCs)具有更高的量子产率。除量子产率提升外,额外第二壳层的存在对激子结构的形成机制具有重要影响。理解多壳层II型QDNCs中激子结构的束缚与非束缚状态,可为实际应用提供关键信息。本研究系统考察了基于CdSe/CdTe的多壳层II型QDNCs中单激子(X)、双激子(XX)以及正负电荷激子(??+和???)的电子与光学特性,重点分析了CdSe/CdTe、CdSe/CdTe/CdS及CdSe/CdTe/ZnTe三种不同结构组分的差异。研究发现,CdS和ZnTe材料的引入显著改变了纯CdSe/CdTe II型QDNCs的电子与光学性质。
关键词: 激子、硫化镉、双激子、硒化镉/碲化镉、带电激子、碲化锌、量子点纳米晶体、II型
更新于2025-09-12 10:27:22
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AIP会议论文集 [AIP出版公司《基础科学进展(ICABS 2019)》- 印度巴哈勒(2019年2月7-9日)] 《基础科学进展(ICABS 2019)》- 采用络合剂辅助水热法制备的CdSe纳米珠在LED和激光应用中的光致发光与色度特性
摘要: 采用配位剂辅助水热法合成了CdSe纳米珠。研究发现,配位剂(油酸)的存在对纳米珠的形成起关键作用。已对CdSe纳米颗粒的结构、形貌和光学性能进行了研究。所得硒化镉纳米珠为纤锌矿结构。推断核的成核与聚集是形成纳米珠的主要原因。光学结果表明,所得带隙较体材料发生蓝移,光致发光与色度光谱显示制备的CdSe纳米珠为黄绿色发射体,适用于黄绿色LED和激光器。
关键词: 色度,纳米珠,硒化镉,发光二极管,发光,溶剂热法
更新于2025-09-11 14:15:04