III-V族半导体纳米晶的可控制备及其性质研究

III-V族半导体纳米晶由于其独特的性质在生物医疗、光电器件等方面具有重要的应用前景,但目前III-V族半导体纳米晶尺寸形貌调控能力及性能的不足制约了其基础和应用研究进程。本研究拟在前期InP、InAs工作基础上，通过改变配体种类和引入添加剂等手段调控反应单体的活性，控制III-V族纳米晶的成核和生长平衡，对纳米晶反应动力学进行系统定量的研究，从而实现对III-V族半导体纳米晶尺寸和形貌的有效调控。在此基础上，从能带工程理论出发对纳米晶表面进行修饰，改善其稳定性和光电性能，为III-V族半导体纳米晶的基础和应用研究提供材料基础。

项目期间，主要研究了具有可见和近红外纳米晶的合成及其在构建白光器件和传感器中应用。通过制备高质量的不同形貌的III-V族InP纳米晶，我们发展了一种求解半导体纳米晶能带的新方法。通过优化纳米晶表明，制备了高质量的多元纳米晶和纳米晶传感器，为纳米晶的进一步应用提供材料基础。相关研究成果共发表SCI检索文章4篇，申请发明专利4项，其中1项已获授权。.1..发展了一种求解半导体纳米晶导带和价带的新方法。通过用过度金属离子掺杂III-V族纳米晶InP，获得了掺杂纳米晶。通过测量纳米晶掺杂荧光峰和纳米晶的激子能带，可分别求出其价带和导带。这一方法不仅简单，而且方便。首次给出了不同材料、不同形貌纳米晶的能带位置，为纳米晶的进一步研究及其器件应用提供理论和实验基础。 .2..制备高质量了单分散的具有近红外发射的多元纳米晶。通过调控单体活性，运用一步法，利用温度调控纳米晶的尺寸，获得了单分散多元纳米晶。 通过调控纳米晶的组分，获得了具有可见和近红外发射的纳米晶。通过调控组分，获得的纳米晶的荧光效率可达到70%以上，且纳米晶相对稳定。多远纳米晶具有许多优点如热稳定、斯托克斯位移大，零自吸收等特点。 多元纳米晶的可控制备，为纳米晶的进一步应用提供材料基础。.3..探索并发展了利用量子点实现了镉离子检测。通过修饰III-V族InP纳米晶表面，获得了具有高灵敏度、高选择性的InP量子点。该量子点的特点是只对金属镉离子具有快速响应，在检测镉离子中可通过荧光信号判断。实验进一步拓展到检测细胞体内的镉离子,实验结果表明：制备的量子点传感器在微观环境中探测镉离子是可行的。纳米晶荧光传感器的制备，为纳米晶的进一步应用提供了材料基础。.