硒化镉（CdSe）纳米材料的制备及性能表征

论文摘要

纳米半导体材料具有量子尺寸效应、表面效应和介电限域效应等,与有机或无机的其它材料相比有着独特的光学、电学、磁学热学等性能,这与纳米半导体晶粒的尺寸有着密不可分的关系。因此,通过控制合成条件可以不同程度地改变晶粒大小,材料的吸收和发光特性将随纳米晶粒的尺寸增大或减小发生相应红移或蓝移。CdSe材料作为直接带隙的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,禁带宽度达到1.74 eV,具有窄的发射光谱,通过改变纳米晶的尺寸可以调节其发射波长范围,因此,CdSe纳米晶可应用于生物标记和荧光显示领域,并在光电器件、生物传感、太阳能电池、发光二极管、压电材料和激光材料等方面也得到了广泛的应用。本文详细阐述了多孔阳极氧化铝模板的制备流程,并采用二次阳极氧化法,将温和阳极氧化与强烈阳极氧化法相结合,分别在40V和100V的氧化电压下,制备了高孔密度、排列高度有序的多孔阳极氧化铝模板,又采用逆电剥离法将氧化铝膜从基底上剥离下来,并根据需要对模板进行了后处理。SEM测试表明所制备的模板孔径约100nm,温和与强烈阳极氧化的结合方法节省了反应时间,得到了预期孔径的模板。采用电化学方法,利用二电极体系的实验装置制备了CdSe纳晶薄膜。考察了沉积电压对薄膜形貌、晶体结构和光学性能的影响,通过XRD、SEM和AFM对产物的物相及形貌进行了表征,利用UV-VIS和PL测试了CdSe的光学性能,选择出本实验体系下电沉积CdSe薄膜的最佳沉积电压。讨论了制备CdSe薄膜的影响因素,主要包括不同Cd离子浓度和不同Cd源对生成薄膜的相组成和形貌的影响。采用本实验体系下最佳条件制备的薄膜在N2气氛下,350℃进行热处理,通过CdSe薄膜退火烧结前后的比较,结果表明退火对薄膜质量有影响,并探讨了可能的反应机理。利用自制的氧化铝模板辅助生长CdSe纳米材料。尝试了溶液负压法以及模板辅助水热法制备CdSe。通过XRD和SEM表征了产物,结果显示生成的CdSe材料没有进入模板的孔道,模板均起到了基底作用。其中,溶液负压法有一定的可行性,是值得深入研究的方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米材料简介
• 1.2.1 纳米材料的分类
• 1.2.2 纳米材料的特性
• 1.2.3 纳米材料的制备
• 1.2.4 纳米材料的应用
• 1.3 AAO纳米孔材料
• 1.3.1 阳极氧化铝（AAO）模板的分类
• 1.3.2 阳极氧化铝（AAO）模板的应用
• 1.4 CdSe纳米材料
• 1.4.1 CdSe纳米材料的制备
• 1.4.2 CdSe纳米材料的应用
• 1.5 本课题的研究内容及意义
• 第二章 AAO模板的制备及表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器及试剂
• 2.2.2 样品制备
• 2.2.3 测试与表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 AAO模板的基本表征
• 2.4 本章小结
• 第三章 CdSe薄膜的制备及表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验仪器及试剂
• 3.2.2 实验内容
• 3.2.3 测试表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 样品结构分析
• 3.3.2 形貌分析
• 3.3.3 紫外吸收光谱分析
• 3.3.4 荧光光谱分析
• 3.3.5 合成CdSe薄膜的影响因素
• 3.3.6 退火对产物的影响
• 3.3.7 反应过程分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 AAO辅助制备CdSe纳米材料
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 AAO模板的制备
• 4.2.2 模板辅助制备CdSe纳米材料
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 溶液负压样品分析
• 4.3.2 模板辅助水热样品分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文