磷脂/硫化物超晶格的自组装、能带调控和光电性质研究

本项目拟根据化学、材料学及半导体理论，设计组装具有光电性质的新型磷脂/硫化物超晶格。其中以自组装的可聚合磷脂DC8,9PC作为稳定的层状模板，在电场作用下在其层间沉积ZnS或CdS层，从而形成具有高度取向的超晶格结构。从半导体价带理论、分子轨道理论和量子阱结构理论入手，设计组装具有可控结构的DC8,9PC/ZnS和DC8,9PC/CdS超晶格，研究实验条件和工艺参数对硫化物层厚度、结构以及超晶格周期厚度、周期数的调制，从而达到对其能带的调控。通过确定有机和无机层界面的结合状态和能带调控，研究其光电特性的调制作用，揭示其内在的物理本质，并探究它们所蕴含的新物理特性及多功能特性；利用晶体生长理论分析影响超晶格生长的相关因素，揭示其生长规律，为新型有机无机超晶格的设计提供新的学术思想，为具有多功能性的纳米复合材料和器件的开发与研制奠定实验和科学理论基础。

磷脂是脂质体的一种类型能够很容易地自发地形成有序排列的层状结构，其结构特点使得它的亲水头基在本质上能够与无机反应物互相兼容，能够通过界面处的分子识别过程来引导具有某种结构、尺寸和形态的无机晶体的取向生长。将自组装技术和电化学沉积技术相结合来生长质量优良的有机/无机超晶格，是一种简单、快捷、成本低廉的方法，也是一种普适性很高的方法。本项目研究了磷脂/硫化物超晶格的可控生长和能带调控，成功组装了磷脂/硫化镉和磷脂/硫化锌超晶格，通过控制实验参数实现了超晶格中无机亚层厚度的控制。实施了对磷脂/硫化物超晶格的新光电特性测量，研究了其光致发光性质，实现了对超晶格周期厚度的可控性，从而实现了发光性质的可控性。并针对该实验结果研究了磷脂/硫化物超晶格物性可调的物理本质，成功建立了相应的理论模型。通过本项目的研究,为制备高质量、性质可调控的有机/无机超晶格开辟了一个新的途径。