ZnO微米棒基质中铕离子的偏振敏感发光特性

针对基质晶格各向异性对稀土离子偏振发光特性的影响,采用水热法制备了ZnO微米棒及铕掺杂ZnO微米棒。对照研究发现,掺杂后的样品长径比增加,形貌由哑铃型转变为直微米棒。光学性质分析表明,385 nm处的束缚激子发光使得ZnO微米棒的紫外发光呈明显不对称线形,550 nm处观测到一个较弱的可见区发光。掺杂铕离子后,可见区域发光明显增强。对于Eu^(3+)离子掺杂ZnO微米棒,532 nm激发下可观测到窄半峰宽的Eu^(3+)离子特征发光峰。调节入射激发光的偏振方向时,Eu^(3+)离子发光峰强度随偏振光角度呈周期性变化,且发光偏振度随掺杂浓度的增加而增大。结果表明,借助ZnO微米棒基质晶格可获得对激发光偏振敏感的铕离子发光。掺杂ZnO微米棒能够将低维ZnO材料的紫外光吸收性能与稀土离子优异的可见发光特性进行整合,使其在偏振光谱探测等领域具有重要的应用价值。

Ag增强ZnO微米棒偏振发光

为了提高各向异性形貌的ZnO微米棒的偏振发光,通过水热法制备出了ZnO微米棒,再采用柠檬酸钠还原法制备出了ZnO/Ag微米棒。实验结果表明,制备出的微米棒呈哑铃型,横纵比约为6,ZnO微米棒中不含其它杂质。光致发光图表明,ZnO微米棒紫外发光峰峰形呈高斯对称,发光在380 nm左右,而在可见光区,在540 nm左右观测到一个较弱的宽发光峰。在与Ag复合后,ZnO微米棒的光致发光以及光吸收都获得提高。在325 nm He-Cd激光器激发下,通过计算ZnO微米棒的偏振度为0.31,ZnO/Ag微米棒的偏振度为0.44,表明与Ag复合后,ZnO微米棒的偏振获得提高,这使得其在紫外偏振探测等领域具有良好的应用前景。

紫外偏振敏感的CsPbBr_(3)纳米薄膜的可见光发射

为了利用可见光学元件实现对紫外偏振光的高性能探测,制备了CsPbBr_(3)纳米晶/金属线栅复合薄膜,并通过向其表面沉积Al_(2)O_(3)钝化层提高了薄膜荧光稳定性,获得了紫外激发下偏振敏感的钙钛矿纳米晶薄膜绿色荧光。测试结果表明,以高温热注入法获得的CsPbBr_(3)纳米晶为立方晶系结构,形貌呈方形,尺寸约39 nm。以紫外光激发纳米晶胶体溶液可在530 nm处观测到明显的绿色荧光。以自组装方法获得的CsPbBr_(3)纳米晶/金属线栅复合薄膜荧光发光强度随紫外激发光的偏振方向呈周期性变化,其发光偏振度约为0.54。以原子层沉积技术向此复合薄膜表面沉积Al_(2)O_(3)层可明显提高其荧光强度,钝化后复合薄膜的发光偏振度仍可达0.36。以上结果表明,表面钝化和引入金属线栅方法可分别优化钙钛矿纳米晶薄膜的荧光稳定性和荧光偏振度,所获得的紫外偏振敏感的CsPbBr_(3)纳米晶复合薄膜在紫外偏振探测以及液晶显示等领域具有重要的应用价值。

铋烯材料生长控制及光电子器件应用研究进展

石墨烯和其他二维材料凭借其自身独特的物理和化学性能,引起了科学和工程领域的广泛关注。探索新型二维材料体系并扩展其应用范围是研究人员的热点研究内容。其中,第五主族单元素二维烯(二维磷烯、二维砷烯、二维锑烯、二维铋烯)具有较窄的且可调节的能带宽度、高的载流子迁移率、良好的透光性和优异的光电子学性能,成为二维材料及其在光电子应用领域的新的研究对象。鉴于此方面,从基本物理结构、材料的制备方法和在光电子方面的应用深入分析二维铋烯的相关理论以及实验研究的工作进展。在材料的可控制备方面,重点围绕二维铋烯的电化学剥离法展开相应论述。最后讨论了二维铋烯在光电子学应用领域的现状,包括在超快光电子学器件的应用,并且对二维铋烯未来的发展进行了展望。

石英上Al纳米阵列的制备及荧光增强性能

针对透明衬底上紫外共振金属纳米阵列制备的技术需求,在不导电石英衬底上,采用电子束曝光制备Al纳米阵列,并对其形貌及性能进行研究。在电子束曝光过程中,引入Cr金属层克服衬底不导电问题。采用曝光剂量测试和加工参数调节优化纳米棒形貌。采用时域有限差分法分析Al纳米棒在325 nm紫外光激发下的电场分布,并以Langmuir-Blodgett(L-B)技术将CdSe/ZnS量子点沉积在Al纳米阵列表面进一步明确其荧光增强性能。结果表明,1200μc/cm^(2)剂量下制备的Al纳米棒尺寸分布均匀,最终获得了取向互相垂直的四个区域集成的Al纳米阵列。光学性质分析表明,Al纳米棒阵列可使CdSe/ZnS量子点的荧光强度增强约1.7倍。仿真结果表明,紫外光辐照下Al纳米棒末端电场强度明显高于纳米棒两侧,明确了量子点发光增强机理。成功在不导电衬底上获得多取向集成的、对量子点具有显著荧光增强效果的Al纳米阵列,为背光激发下量子点发光调控和偏振调制提供了一种新策略。

MoO_(3)覆盖层对MoS_(2)基光伏型光电探测器性能的影响

基于范德瓦耳斯力的异质结构为设计和研究高性能光电器件提供了无限的可能.本文报道了一种基于MoS_(2)/MoO_(3)的光伏型光电探测器,为了实现光伏性能,实验构建Au/MoS_(2)的非对称肖特基接触.为提高其光电性能,实验采用超薄的MoO_(3)作为覆盖层构建MoS_(2)/MoO_(3)异质结,利用MoO_(3)可见光吸收特性及良好的光透过性增加MoS_(2)材料内参与导电的电子.实验通过原子层沉积(ALD)法制备MoO_(3),并通过调控厚度来优化器件的光响应性能.研究结果表明,覆盖层MoO_(3)越薄异质结光吸收效率越高,且抑制暗电流增益的效果越显著.相比单一的MoS_(2)基光伏型光电探测器,MoS_(2)/MoO_(3)异质结器件光响应度增强近10倍,响应度高达916.121 A/W,探测率约2.74×10^(11)Jones,响应时间约73μs,有效解决平面型光伏器件响应度低的问题.本研究通过异质结构设计及其覆盖层的厚度优化,成功实现对平面型MoS_(2)基光伏器件的光电性能改善,为未来开发高性能MoS_(2)/氧化物异质结光电探测器提供参考方案.

过渡金属二硫化物拉曼散射在免疫检测中的应用

为了利用可见光激发下半导体拉曼散射信号实现生物检测,以窄带隙的MoS_2材料构建了拉曼免疫标记探针,用于实现对人IgG分子的高特异性识别。首先,运用液相剥离法分别获得了MoS_2和WS_2微米材料,以加热陈化处理分析了温度对532nm激发下样品拉曼散射信号强度的影响。之后借助3-巯基丙酸修饰向MoS_2材料表面引入羧基,进而获得了可用于免疫检测的拉曼探针。最后,以"抗体-待测物-抗体"的三层结构分析了基于MoS_2拉曼散射的免疫检测性能。实验发现适当温度下加热陈化处理可增强过渡金属二硫化物的拉曼散射强度(70℃下最优)。多组对照实验结果表明,免疫检测生物芯片的拉曼信号强度随人IgG浓度的升高而升高,最终趋于饱和,最低浓度的检测限达到1fM,实现了可见光激发下利用半导体拉曼散射信号对目标分子的高灵敏度、高特异性免疫检测。

专业选修课教学中大学生创新能力的培养

针对应用物理学专业学生的科技创新能力培养问题,提出以专业选修课课堂教学与大学生科技创新活动相结合的方式提高学生学习的积极性,激发学生的创新能力。为了实现大学生科技创新能力培养与专业素质提高,建议以"基本理论教学"与"研究性学习为主的专题教学"相结合的模式进行专业选修课教学。

碳量子点的合成、性质及其应用

碳量子点(CQDs,C-dots or CDs)是一种新型的碳纳米材料,尺寸在10nm以下,具有良好的水溶性、化学惰性、低毒性、易于功能化和抗光漂白性、光稳定性等优异性能,是碳纳米家族中的一颗闪亮的明星。自从2006年[1]报道了碳量子点(CQDs)明亮多彩的发光现象后,世界各地的研究小组开始对CQDs进行了深入的研究。最近几年的研究报道了各种方法制备的CQDs在生物医学、光催化、光电子、传感等领域中都有重要的应用价值。这篇综述主要总结了关于CQDs的最近的发展,介绍了CQDs的合成方法、表面修饰、掺杂、发光机理、光电性质以及在生物医学、光催化、光电子、传感等领域的应用。

表面修饰的ZnS：Mn量子点的发光性质及其对生物分子的检测

采用水热法制备了ZnS:Mn量子点,探讨了掺杂离子浓度对ZnS:Mn量子点的晶体结构和发光性质的影响。通过荧光光谱对样品进行表征。结果表明:掺杂离子的摩尔分数达到2%时,ZnS:Mn量子点在595 nm附近的发光最强;继续增加掺杂浓度反而出现荧光猝灭的现象。本文还研究了表面修饰对量子点形貌和发光性质的影响。通过透射电子显微镜(TEM)观察样品的形貌,发现经过3-巯基丙酸(MPA)修饰后的样品表面团聚现象得到改善,并且尺寸单一、单分散性较好,平均粒径约为5 nm。经过修饰后的样品减少了表面非辐射性缺陷中心,使掺杂Mn2+所引起的595 nm附近的发射峰强度增大。将MPA修饰后的ZnS:Mn量子点与牛血清白蛋白(BSA)分子进行生物偶联,并利用BCA法对偶联上的蛋白含量进行定量检测,结果显示经过修饰后的量子点偶联蛋白的能力更强。

与掺杂浓度相关的ZnS∶Mn纳米粒子的发光性质

采用溶胶法制备了Mn掺杂的ZnS纳米粒子,探讨了掺杂离子浓度对ZnS∶Mn纳米粒子的晶体结构和发光性质的影响。通过X射线衍射(XRD)对样品的结构进行了表征,结果表明:所制备的ZnS∶Mn纳米粒子为立方闪锌矿结构,其在Mn离子的掺杂浓度达到6%时不发生分相,但随着掺杂浓度的增加,纳米粒子的平均粒径会减小。光致发光光谱和荧光光谱的结果表明:通过改变掺杂离子的浓度可实现对ZnS∶Mn纳米粒子590 nm附近荧光发射波长的调节。此外,研究了温度对纳米粒子形貌和发光性质的影响。高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观察发现,经过50℃陈化1 h后的ZnS∶Mn样品的平均粒径增大约为20 nm,且加热陈化有利于ZnS∶Mn纳米粒子中Mn2+在590 nm处产生荧光。

掺杂型ZnS纳米晶的发光性质及其在生物检测方面的研究进展

主要围绕ZnS纳米晶的制备、掺杂和表面修饰剂所引起的光学性质以及生物分子检测等问题展开了一系列的讨论。由于纳米晶体表面晶面的定向生长,控制着纳米晶形貌的变化,因此综述了多种制备纳米晶的方法。系统总结了对纳米晶进行掺杂而引起了本征发射波长的变化,并对其进行表面修饰从而达到改变其荧光性质的目的。国内外研究表明,对纳米晶进行表面修饰,可以利用表面修饰制备出量子产率高,易于生物分子偶联的水溶性的掺杂型ZnS纳米晶,因此可在生物标记、示踪、检测等多个领域发挥重要的作用,为在生物医学领域中的应用奠定基础,最后展望了ZnS纳米晶未来的发展前景。

以PVP纳米纤维为模板采用原子层沉积法制备MgxZn(1-x)O纳米纤维及其光学性质研究

采用静电纺丝方法制备聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纳米纤维,并以其为模板采用原子层沉积(ALD)方法制备不同Mg掺杂浓度的MgxZn1-xO纳米纤维。研究了不同Mg掺杂浓度对复合纳米纤维结构和光学性质的影响。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、光致发光(PL)和紫外-可见光(UV-Vis)吸收谱对样品测试并进行表征分析。结果表明,Mg元素的掺入并没有改变ZnO纳米纤维的形貌,所有样品的表面形貌极其相似,只是掺杂后纤维直径有所增大;随着Mg掺杂浓度的增加吸收边逐渐发生蓝移,表明所制备MgxZn1-xO纤维的带隙具有可调节性。与此同时,在PL谱中可以观察到样品的紫外(UV)发光峰从377nm移动至362nm,且与不掺杂的样品相比,MgxZn1-xO纳米纤维的UV发光强度明显增强。通过这种方法可以合成组分可控的MgxZn1-xO纳米纤维。在ZnO中掺入Mg元素可以有效地提高ZnO-PVP纳米纤维的禁带宽度以及UV发射强度。

利用原子淀积Al_2O_3对InP光学稳定性的研究

提出一种钝化InP表面的新方法———湿法钝化和干法钝化相结合。这种新型的钝化方式有效地降低了InP表面态密度,并使其表面暴露在空气中一段时间后仍具有较好的稳定性。实验利用光致发光(PL)谱,对样品的发光性质进行测试。通过对样品进行XPS测试表明,通过对样品进行退火处理,可增强In-S键结合强度,进一步降低表面态密度。最后,利用原子力显微镜(AFM)对样品的表面形貌进行表征。

直立Zn_2GeO_4/ZnO纳米棒阵列的制备及其发光性质研究

利用化学气相沉积法(CVD)在表面溅射Au和沉积ZnO籽晶的硅衬底上分别生长高度有序、垂直密布的直立Zn2GeO4/ZnO纳米棒阵列,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和光致发光(PL)谱测试手段对所制备样品进行表征和发光特性的研究。所制备的Zn2GeO4/ZnO纳米棒的直径为350~400 nm,高度为10~11μm;室温PL谱观察到3个来源于Zn2GeO4的典型发光峰。最后,对CVD法制备的Zn2GeO4/ZnO纳米棒生长机理进行了分析。该种直立性良好的一维纳米棒材料可以广泛地应用到纳米光电子器件中。

氯离子对氧化锌纳米棒表面形貌的影响研究

通过在反应溶液及后续处理中分别添加氯离子的方式,即采用水热法在生长氧化锌纳米材料的反应溶液中添加氯离子、在水热法制得氧化锌纳米棒后进行氯离子腐蚀。通过对样品的表征测试与分析,得到氯离子在氧化锌生长过程中会直接影响到纳米结构的形貌,结构和光学性质的结论。

莫板法制备ZnO纳米管及其光催化性能的研究

以碳纤维为模板，用原子层沉积（ALD）方法在其上包覆ZnO层，将样品分别进行不同温度的退火处理，利用X-射线衍射和扫描电子显微镜测试样品的结构和形貌，当退火温度为700℃时，获得ZnO纳米管，测试ZnO纳米管的光催化性能对甲基橙的降解作用，随着催化剂用量的增加和光照时间的延长，对甲基橙降解率明显提高。

纳米结构二硫化钼的制备及其应用

二硫化钼是一种典型的过渡金属二元化合物,以其独特的化学、物理性能而备受关注。本文综述了纳米二硫化钼常见的多种形貌结构,包括富勒烯状、球状、花状、线、片、棒、管状等;概述了其常用的制备方法,包括:化学气相沉积法、高温硫化法、剥离法、电化学沉积法、水热及溶剂热法等;总结了纳米结构二硫化钼在润滑、催化、光电器件等领域的研究进展,最后展望了二硫化钼材料的研究前景。

镉掺杂氧化锌纳米花的制备及其光催化活性

以氯化锌、氯化镉、氢氧化钠为原料,采用水热法合成Cd掺杂纳米花状ZnO光催化剂,并通过该样品对罗丹明B水溶液的降解来研究其光催化活性。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)、光致发光谱(PL)及紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等测试手段对材料物性进行表征。实验结果表明:当掺杂Cd2+时,样品形貌发生变化、粒径减小;掺杂Cd2+后的ZnO的吸收边和紫外峰对比于纯ZnO均发生红移,禁带宽度由3.24 eV减小到3.16 eV。通过光催化实验分析可知,掺杂后纳米ZnO光催化剂对罗丹明B水溶液的降解率有所提高,光照3 h其降解率高达98%,说明与纯ZnO相比,Cd掺杂ZnO纳米花具有更高的光催化活性。

基于花状MoS2微米材料的葡萄糖生物传感器的制备及其性能研究

本研究采用水热法制备了花状MoS_2微米材料,将其作为电极构建葡萄糖生物传感器,并研究了相关性能。结果表明：水热法制备的MoS_2呈花状,具有较好的结晶质量,尺寸约为3.6μm,比表面积约为9.646 m2/g;MoS_2电极具有优良的电催化活性,且电阻抗较小,使得传感器对葡萄糖具有较好的响应。葡萄糖检测结果表明,该传感器在0~20 mmol/L范围内,氧化峰电流与葡萄糖浓度呈良好的线性关系,相关系数（R）为0.9653,灵敏度为262μA·L/mmol。