超声法制备非金属及其化合物量子点研究进展

量子点(Quantum dots,QDs)晶粒直径在1~20 nm之间,是一种零维的纳米材料,具有尺寸可调、激发光谱宽、高量子效率、宽波长范围、光化学稳定性高、不易光解等优异的光学特性。当量子点的尺寸接近或小于激子波尔半径时,原有的连续能带结构量子化,其性质也发生显著变化,表现出优异的光电性能。本综述介绍了量子点的制备方法,其中,超声法作为一种常见的“自上而下”方法,因操作简单、对环境友好等优点被广泛使用。首先,概述了利用超声法制备非金属和非金属化合物量子点的机理和表征技术,并分析了分散剂、超声功率和时间等因素对其尺寸及形貌的影响。随后,对超声法制备的非金属和非金属化合物量子点在激光器、太阳能电池等领域的应用展开了讨论,并针对目前研究存在的一些挑战和难题,提出了自己的观点和见解。最后,对超声法制备非金属单质及非金属化合物量子点进行了总结和展望。

液相超声法制备金属及化合物量子点研究进展

量子点(Quantum Dots,QDs)的电子结构及光学性质等与传统材料显著不同,由于其独特的尺寸效应和表面效应而受到广泛关注,除金属硫化物量子点外,其他含金属元素的量子点有Ⅴ族金属单质、Ⅱ-Ⅵ族量子点、Ⅳ-Ⅵ族量子点及碳化物量子点等。液相超声法是一种制备量子点的重要手段,具有操作简单、反应速度快、产率高和粒径可控性好等优势。量子点具有可调控的光学性质、高量子效率和荧光亮度、优越的电子输运性能、良好的化学稳定性和生物兼容性等良好的特性,使其在光电子学、光催化和生物医学等领域得到了深入的研究。本文综述了超声法制备不同金属及金属化合物量子点的研究进展,并对其应用进行了归纳和总结。最后,对超声法制备金属单质及金属化合物量子点进行了展望。

液相超声法制备金属硫化物量子点的研究进展

量子点(Quantum Dots,QDs)是一种零维纳米材料,其尺寸小于或接近激子玻尔半径。随着纳米技术的发展,金属硫化物量子点因其独特的光学、电学和磁学性质而受到广泛关注,可将其分为过渡金属硫化物量子点(TMD QDs)、Ⅱ-Ⅵ族量子点及Ⅳ-Ⅵ族量子点等。超声法制备量子点具有高效、环保、易于控制和可扩展性等优点,逐渐成为制备金属硫化物量子点的重要技术之一。金属硫化物量子点有着别于传统体相材料的优异光电特性,在近些年里,其优越而又独特的性能使得在更多的领域中得到了深入的研究和应用,如光电器件、生物成像、光催化等。本文综述了超声法制备不同金属硫化物量子点的研究进展,并对其性质和应用进行了归纳和总结。最后,对超声法制备金属硫化物量子点进行了展望。

金属氧化物异质结光电探测器研究进展

金属氧化物(metal oxide,MO)因其具有易于制备、高稳定性、对载流子的选择性传输等优点,被广泛应用于光电探测领域。MO材料具有较强的光吸收,但表面效应和缺陷态等问题导致了MO光电探测器响应速度低和暗电流较大的问题。异质结中的内建电场可以有效促进光生电子-空穴对的分离,从而提升器件响应速度和降低器件暗电流。因此,构建金属氧化物异质结光电探测器(heterojunction photodetectors,HPDs),对于MO在光电子领域的进一步应用具有重要的意义。本文先介绍了MO的界面性质,然后围绕PN、PIN和同型异质结3种结构,对金属氧化物HPDs的工作机制进行了阐述。接着对响应波段在紫外-可见-近红外光区的、具有不同结构的MO/MO和MO/Si HPDs的性能参数进行了分析和比较,并讨论了金属氧化物HPDs的性能优化方法,最后对金属氧化物HPDs的发展进行了展望。

有机半导体Butyl-PBD的DFT理论计算研究

采用密度泛函理论(DFT)方法对2-(4-叔丁苯基)-5-(4-联苯基)-1,3,4-恶二唑(Butyl-PBD)进行了B3LYP/6-31G水平上的分子结构优化、红外光谱、Raman光谱、紫外-可见光谱、分子前线轨道、分子电子密度、Mulliken电荷等理论计算。研究结果表明:理论计算结果与实验数据吻合得较好,对IR、THz、UV-Vis吸收光谱和Raman散射光谱中的特征峰进行了归属,发现Butyl-PBD在0.1～10 THz波谱范围内有五个明显的吸收峰,分别位于2.04 THz、3.48 THz、5.16 THz、6.60 THz及7.08 THz,Butyl-PBD在紫外光波段有三个吸收波段,分别对应于326.76 nm、279.60 nm及269.31 nm,其中326.76nm的紫外吸收峰最强。电子密度计算表明,最大电子密度集中在O原子上,N原子的电子密度次之。Mulliken电荷计算表明,负电荷主要集中在O原子和N原子上,所有H原子的Mulliken电荷都为正电荷,C原子的Mulliken电荷则与其具体位置相关。

高纯碲中杂质的辉光放电质谱分析

The trace impurities in high purity Te were measured by use of VG9000 glow discharge mass spectrometer (GDMS). Results showed that the stability of analytical performance and the accuracy of analytical results can be assured by means of optimizing the glow discharge conditions and effective eliminating interference. The test results are based on the average value of the three-time tests. The reproducibility and accuracy of the test data indicated that GDMS is a useful tool for elemental analysis of high purity solid samples.

一种新型溶胶-凝胶方法制备ZnO薄膜的椭圆偏振光谱研究

使用一种新型的溶胶-凝胶方法制备了ZnO薄膜,此方法的特点在于操作简单、无毒、实用。此方法可在非单晶基片(如玻璃、石英等)上制备最大晶粒尺寸大于100 nm的大面积ZnO薄膜。利用椭圆偏振光谱观察到了所制备ZnO薄膜折射率随光子能量的增加在光子能量等于禁带宽度处出现峰值的现象;计算了ZnO薄膜的光学带隙;证明了ZnO薄膜中存在由氧空位和锌间隙原子在带隙中引入的缺陷能级。

OLED绿光掺杂剂DMQA的DFT理论计算研究

采用密度泛函理论(DFT)方法对N,N’-二甲基喹吖啶酮(DMQA)进行了B3LYP/6-31G水平上的分子结构优化、红外光谱、Raman光谱、紫外-可见光谱、分子前线轨道、分子电子密度、Mulliken电荷等理论计算。研究结果表明:理论计算结果与实验数据吻合得较好,对IR、THz、UV-Vis吸收光谱和Raman散射光谱中的特征峰进行了归属,发现DMQA在0.1～10 THz波谱范围内有6个明显的吸收峰,分别位于1.43、2.95、3.81、4.13、6.26以及9.68 THz,DMQA在紫外-可见光波段的457.26、386.76及377.37 nm有三个吸收峰,其中457.26 nm的可见光吸收峰最强。电子密度计算表明,最大电子密度集中在O原子和N原子上,O原子的电子密度高于N原子的电子密度。Mulliken电荷计算表明,负电荷主要集中在N原子和O原子上,N原子的Mulliken电荷密度绝对值大于O原子的Mulliken电荷密度绝对值。

光气的太赫兹／红外吸收及拉曼散射振动光谱研究

采用Restricted Hartree-Fock(RHF)自洽场方法和密度泛函理论(DFT)方法对光气(COCl2)进行了RHF/6-31G、RHF/6-31+G、RHF/6-31++G、RHF/6-311G、RB3LYP/6-31G、RB3LYP/6-311G、RB3LYP/6-31+G、RB3LYP/6-31++G、RB3LYP/6-31G(d)、UB3LYP/6-31G十种水平上的分子结构优化、分子振动模、振动频率及强度的理论计算。研究结果表明:理论计算结果与实验数据吻合得很好,用DFT计算方法的RB3LYP/6-31G(d)基组能获得与实验结果最为接近的理论计算数据,其计算的红外频率与红外实验测试频率的相对偏差绝对值的平均值为2.43%。COCl2各种太赫兹、红外振动模的理论计算活性由大至小的顺序分别为:CCl2 a-str>CO str>CCl2 s-str>Op-deform>CO deform>CCl2 deform。COCl2各种拉曼振动模的理论计算活性由大至小的顺序分别为:CCl2 s-str>CO str>CO deform>CCl2 deform>CCl2 a-str>Op-deform。由于COCl2在9 THz有明显的THz特征吸收和拉曼散射振动,基于这一特性有望开发出毒气的太赫兹快速检测技术。

有机紫外半导体PMTC的制备及理论计算研究

进行了有机紫外半导体N-[5-甲基-1,3,4-噻二唑-2-取代]二硫代氨基甲酸钾(PMTC)的制备及FT-IR、Raman、UV-Vis及PL光谱实验表征。对实验测试FT-IR及Raman光谱的振动峰进行了归属,Raman光谱测试发现S-K在152 cm-1有v(S-K-S)伸缩振动。UV-Vis实验光谱表明PMTC在200～350nm波段有紫外吸收,PL实验光谱表明PMTC在340～400 nm波段有明显的紫外发光峰,峰值波长为373 nm,PL谱相对于吸收光谱有Stokes频移。采用密度泛函理论(DFT)方法对PMTC进行了B3LYP/6-31G水平上的分子结构优化、UV-Vis光谱、分子前线轨道、分子电子密度、Mulliken电荷等理论计算。理论研究结果表明:PMTC在UV-Vis波段有三个电子跃迁吸收。前线轨道计算表明PMTC的HOMO的电子主要分布在与K原子相连的两个S原子上,而LUMO轨道的电子主要集中在K原子上,PMTC吸收光子后,产生电子由HOMO至LUMO跃迁的实质是电子由配体(主要是配位S原子)向金属原子K的转移。

有机半导体苝的DFT理论计算研究

采用密度泛函理论(DFT)方法对苝进行了B3LYP/6-31G水平上的分子结构优化、IR光谱、Raman光谱、THz光谱、UV-Vis光谱、分子前线轨道、分子电子密度、Mulliken电荷等理论计算。研究结果表明:理论计算结果与实验数据吻合得较好,对IR、THz、UV-Vis吸收光谱和Raman散射光谱中的特征峰进行了归属,发现苝的THz光谱有三个特征吸收峰,它们分别位于2.94、5.46和7.77 THz,其中5.46 THz的吸收是最强的,它是由以C4-C1-C11-C16为轴的苝分子面外对称弯曲振动产生的。苝在UV-Vis光波段有三个吸收峰,峰值波长分别位于420.79、328.14及303.80 nm,其中420.79nm的紫外吸收峰最强。前线轨道计算表明苝分子的HOMO与LUMO能量差值为3.077eV,它与用UV-Vis的理论计算能隙2.946eV仅有0.131eV(4.45%)的偏差。

北京市水价体系研究

通过对北京市水资源与水环境现状的分析,指出北京市正面临水资源短缺和水环境污染的双重危机。在此基础上,对水价成分构成和基本原则进行了系统性的阐述,创新性地提出了资源水价、工程水价、环境水价的计算公式。通过分析北京市水价体系的历史变迁与现状,总结得出北京市目前水价体系存在的主要问题,并针对这些问题提出了北京市水价体系改革的方向以及相关的政策建议。

GHB光学性质的DFT理论计算研究

采用密度泛函理论(DFT)方法对γ-羟基丁酸(GHB)进行了B3LYP/6-31G水平上的分子结构优化、红外光谱、Raman光谱、紫外-可见光谱及分子前线轨道理论等计算。研究结果表明:理论计算结果与实验数据吻合得较好,对IR、THz、UV-Vis吸收光谱和Raman散射光谱中的特征峰进行了归属,发现GHB在0.1～10 THz波谱范围内有四个明显的吸收峰,分别位于0.85、2.89、7.21以及8.61 THz,GHB在紫外波段的235.50、190.23及169.79 nm有3个吸收峰。基于GHB具有特征性的IR、Raman、THz、UV-Vis光谱性质,可以使用光谱技术对GHB进行探测、识别、分析和检测。

立方ZnMgO基体中六方ZnO量子点的化学溶液制备技术

首次报道了利用相分凝技术在非晶石英衬底上立方ZnMgO基体中制备六方ZnO量子点的化学溶液方法。对所制备的ZnO/ZnMgO/SiO2进行了原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)、椭圆偏振光谱(SE)表征。XRD表征表明当六配位Zn2+以替位的形式取代六配位Mg2+时,会导致相同衍射条件下立方ZnMgO的2θ比立方MgO的2θ小。SE表征发现ZnO量子点的量子效应导致了ZnO量子点的激子吸收能(3.76eV)比ZnO体晶的能带隙(3.37eV)大。AFM表征表明:导致薄膜的XRD的衍射峰、α吸收峰和PL发射峰皆很宽的部分原因是由于组成所制备薄膜的晶粒尺寸分散较大、形状不一引起的。

非晶衬底上择优取向ZnO纳米晶薄膜的溶胶-凝胶法制备技术

使用一种新的溶胶-凝胶技术制备了ZnO固体薄膜,此技术的特点在于操作简单、环保、实用。此技术可在非晶基片(如玻璃、石英等)上制备c轴择优取向的大面积ZnO纳米晶薄膜。薄膜的红外透过率高,具备制作无机红外-紫外双色探测器的紫外光敏材料和光伏有机太阳能电池、有机红外探测器的透明导电电极等光电子器件的材料应用价值。

有机红外半导体酞菁铒的合成及光学表征

用固相合成法和液相合成法分别合成了酞菁铒。测试了酞菁铒在氯仿溶液中的UV-Vis吸收光谱、酞菁铒粉末在KBr薄片中的FT-IR光谱和石英基片上酞菁铒固体薄膜椭圆偏振光谱,分析和讨论了各个光谱中吸收峰的归属和与之对应的能级结构。光谱表征表明酞菁铒为三明治结构,其在1.4～1.8μm的近红外波段有明显的红外吸收。

水土保持对我国粮食安全贡献的评估

剖析了我国粮食安全的现状和水土保持对粮食产量的影响机理,通过构建贡献率指标和评估模型,计算了不同时段实施水土保持对我国粮食安全的贡献状况。结果表明:我国水土保持对粮食自给率的贡献率由1990年的1.62%上升到2000年的2.46%,对人均粮食占有量的贡献率由1990年的1.68%上升到2000年的2.46%,分别增长了51.85%和46.43%,较显著地提高了粮食保障的安全水平,为我国经济的可持续发展做出了贡献。

PbS量子点的化学溶液法制备技术

在Zhang制备PbS量子点技术的基础上,作者对其技术进行了改进,通过引入溶剂和反应添加剂,在室温、常压下合成了PbS量子点。由于该改进技术可通过选择不同种类的溶剂、不同种类的添加剂、不同的反应物浓度以及不同的反应时间,来控制PbS量子点的尺寸及表面形貌,这为化学溶液法室温制备PbS量子点带来了极强的可控性。这种廉价实用的室温、常压量子点制备技术在量子点红外探测器、生物标签、有机/无机复合材料等材料与器件等领域有潜在的应用价值。

石墨烯基材料的能带调控技术研究进展

石墨烯具有一系列特殊的物理和化学性质,因而近年来受到人们的极大关注。然而目前石墨烯在光电子领域的应用尚不广泛,其主要原因是由石墨烯的半金属性决定的,所以将石墨烯由半金属转变为半导体就成为人们关注的一个焦点问题。我们针对石墨烯能带调制问题开展了系统的石墨烯基材料与器件的制备研究,开发了单层、双层石墨烯的CVD制备技术、氧化石墨烯的"Tang-Lau Method"制备技术、石墨烯量子点的微波辅助水热制备技术及软模板制备技术、氯/硫掺杂石墨烯量子点水热制备技术等。系统地研究了制备参数对石墨烯基材料的性质影响,探讨了尺寸效应、掺杂元素等因素对石墨烯基材料能级的影响,成功制备得到了一系列具有半导体性质的石墨烯基材料,并初步探讨了这些材料在光电器件中的应用。我们经过多年的研究,掌握了石墨烯基材料制备的核心技术,并成功建立了一套石墨烯能带调制技术。

有机半导体ADN的DFT理论计算研究

采用密度泛函理论(DFT)方法对9,10-二(2-萘基)蒽(ADN)进行了B3LYP/6-31G水平上的分子结构优化、红外光谱、Raman光谱、紫外-可见光谱、分子前线轨道、Mulliken电荷等理论计算。研究结果表明:理论计算结果与实验数据吻合得较好,对IR、THz、UV-Vis吸收光谱和Raman散射光谱中的特征峰进行了归属,发现ADN在0.1～10 THz波谱范围内有5个明显的吸收峰,分别位于1.08、2.52、4.44、5.64及6.60 THz,其中5.64 THz的吸收是最强的,它是由萘环面外弯曲及蒽环面内摇摆振动产生的。ADN在紫外光波段有三个吸收峰,分别对应于386.34、352.98及352.50nm,其中386.34 nm的紫外吸收峰最强。ADN理论计算能隙值为3.516 eV,比实验值3.2 eV略高。ADN的Mulliken电荷计算表明,所有H原子的Mulliken电荷皆为正电荷,C原子Mulliken电荷与其具体的化学环境相关。