Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶:合成,性质及应用（英文）

半导体纳米晶具有独特的量子限域效应以及新颖的尺寸和形貌依赖特性,已被证实是在低成本高性能光伏器件、光致及电致发光二极管、生物成像、光催化等领域非常具有潜力的新型材料.其中,II-VI族与I-III-VI族半导体纳米晶由于其优异的性能在过去的数十年中引起了广泛的关注.过去数十年对于II-VI族半导体纳米晶的研究已经十分成熟,然而几乎所有的传统II-VI族半导体纳米晶都含有对环境有害的元素,对人体和环境造成不可逆转的伤害,从而限制了II-VI族半导体纳米晶的进一步应用.与二元II-VI族纳米晶相比,大部分三元I-III-VI族纳米晶不含镉和铅等重金属元素,因而具有低毒性的特点,并且其带隙窄、吸光收系数大、斯托克斯位移大、自吸收小以及发光波长在近红外区,所以有望使其成为新一代荧光纳米晶材料.例如,CuInS_2的带隙为1.53 eV,与太阳光谱匹配且其吸光系数较大,在10.5cm.~1左右,从而使其成为制备太阳能电池的一种优秀材料.另一方面,I-III-VI族纳米晶在可见光和近红外范围内呈现与尺寸相关的发光,它们的荧光量子产率在包覆ZnS壳后可超过50%,因而在照明,显示和生物成像领域具广泛应用的潜力.水溶性的I-III-VI族量子点粒径尺寸可以小于10 nm,可以减小纳米颗粒通过肾清除的淘汰率,并且具有高荧光性能和耐光性的特点,因此成为进行生物成像工作的优秀材料.与此同时,I-III-VI族纳米晶在光催化领域也展现了巨大的发展前景.本综述主要关注I-III-VI族纳米晶的合成,性质及应用.首先,我们概述了不同的化学合成方法,并列举讨论了一些经典的工作,根据纳米晶的种类分类统计了主要合成方法、形貌及尺寸.第二部分,我们讨论了它们的光物理和电子特性,解释了纳米晶的"donor-acceptor pair"(DAP)结合机理,概述了I-III-VI族纳米晶的磁光现象.接下来,我们概述了I-III-VI族纳米晶主要的应用领域,着重总结了在太阳能电池领域、半导体发光二极管领域、生物成像领域以及光催化制氢领域的研究进展.最后,我们会讨论半导体纳米晶的应用前景,以及它的机遇和挑战.

铜族硫化物半导体纳米晶的仿生合成及其光电性能

以蛋膜为模板, 利用其仿生矿化机制和对反应离子的控制传输作用, 制备出了铜族硫化物纳米晶, 直接证明了蛋膜用于纳米材料合成的可行性, 为半导体纳米材料的制备提供了一种新的方法。实验获得的CuS、Ag2S、Au2S3 纳米晶粒径分别为 30、24和 22nm, 均具有主红外透过、光致发光等性能, 并在紫外—可见吸收光谱中出现了常规材料所不具备的新的吸收峰。

Ⅳ-Ⅵ族半导体纳米晶的液相法合成

Ⅳ-Ⅵ族半导体纳米晶独特的物理化学性质引起了业界广泛关注。以PbS,PbSe和PbTe纳米晶为例,着重阐述了液相法合成该族纳米晶的实验方法和制备技术,主要包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、有机金属法、模板法和微乳法等几个方面;展望了今后的研究和发展方向。

金属和金属硫族化合物纳米晶的可控合成及其氧还原性能研究

可再生型H_2-O_2燃料电池在新能源体系中举足轻重,而优质电催化剂是其广泛生产和应用的关键.该研究设计出新颖的非水体系化学置换法,进而调控纳米晶的成核及生长过程,可控合成具有亚稳态结构的多组份金属和硫族化合物纳米晶催化剂.系统研究亚稳态结构与催化性能关联,在可再生型H_2-O_2燃料电池领域电催化剂存在的问题上取得突破,从而为将来大规模生产具有特殊性能的纳米粒子,设计研制先进的纳米电子器件提供理论基础和实践指导.

ZnO:Eu^(3+)纳米晶的制备及其光谱分析

制备了ZnO:Eu^(3+)的纳米颗粒,得到粒径在5nm左右的纳米晶。通过光谱分析研究了不同浓度的掺杂对ZnO发光性质的影响,Eu掺杂可以提高纳米ZnO的发光亮度及影响其粒径大小,并观察到了ZnO与Eu之间的能量传递。

ZrO_2纳米晶簇研究(英文)

用化学方法将ＺｒＯ２ 纳米晶簇掩埋在ＰＶＡ 膜内。实验测定ＺｒＯ２ 纳米晶簇的ＴＥＭ 图。Ｘ光谱和光吸收曲线。ＺｒＯ２ 纳米晶簇平均尺寸约７－０ ｎｍ 。室温带隙是３－０２４ｅＶ。

基于纳米晶结构的非晶合金成分设计

非晶合金具有许多优于传统合金的性能,而具有纳米晶结构的非晶合金材料的许多特性与传统的晶态合金材料和非晶态合金材料有着根本的不同。铁基非晶合金作为应用最广泛的非晶合金体系之一,通过热处理获得的具有纳米晶结构的合金具有更加优异的软磁性能,而这种高性能的功能合金响应了国家节能减排的号召,是21世纪信息、生物、能源、环保、空间与高技术领域重点发展的绿色产品。为了获得具备更多优异性能的纳米晶合金材料,近几十年来众多学者研究了元素的替代对纳米晶合金的影响。然而,当前对于纳米晶合金的研究仅局限于铁基非晶合金,并未探索其他元素基体的非晶合金;同时,目前对于纳米晶合金成分的设计大多根据经验规律或者探索性试验进行,尚未形成具有统一共识的理论模型。自1988年Finemet合金问世以来,研究者们除了为提高其软磁性能进行了大量的尝试之外,对纳米晶的形成机理也展开了不断的探索,发现对于Finemet合金纳米晶的结晶机制主要归因于α-Fe(Si)基体中Cu元素和Nb元素的相互作用。Finemet系列合金由于成本低廉,并且具备铁基非晶合金的高磁感与钴基非晶合金的低磁滞损耗与高磁导率,目前已经在变压器及电流互感器等领域实现应用。同时随着社会的进步以及对绿色发展的需求日益增长,对Finemet合金的研究不再局限于其在变压器设计的应用,研究者们对合金的巨磁阻抗效应、表面多样性及其向复合材料的发展也做了大量的探索,实现了其在军工、信息、能源等行业的应用。本文以经典Finemet合金为例,归纳了近年来通过元素的置换对Finemet合金的研究,分析了各个元素对Finemet合金的影响,通过分析Finemet合金的纳米晶结晶过程,归类出各组成元素影响纳米晶磁性能的机理,在此基础上,提出了一种研究纳米晶磁性合金的理论模型。最后,回顾了Finemet合金的研究进展并展望其未来的发展方向。

新型纳米晶软磁合金FeCuNbSiBLa的结构与磁性研究

本文研究了稀土金属镧（Ｌａ）对ＦｅｃｕＮｂＳｉＢ系软磁合金结构与性能的影响。结果表明：当Ｌａ含量为０．５ａｔ％时，纳米晶Ｆｅ（７３）Ｃｕ１Ｎｂ３Ｓｉ（１３．５）Ｂ９Ｌａ（０．５）合金经４７０℃×１ｈ晶化退火后具有最佳软磁性能，其起始磁导率μ（０．００１）为８．３×１０４，矫顽力Ｈｃ为０．７０Ａ／ｍ。过高或过低的Ｌａ含量均不利于提高合金软磁性能。

我科学家发明制备半导体多晶纳米管新方法

日前。中科院上海硅酸盐研究所在IV-VI族化合物半导体纳米管设计和可控制备研究中取得重要进展。该所朱英杰研究员带领的课题组发明了一种生物分子辅助纳米晶定向自组装的新方法，巧妙地利用含多功能基团的生物分子在室温下成功地制备出一系列铅的硫族化合物（PbS，PbSe，PbTe）半导体多晶纳米管。所制备的铅的硫族化合物多晶纳米管表现出了明显的量子限域效应，在红外成像、红外激光器、半导体红外探测、光敏电阻器、太阳能电池和热电器件等领域具有良好的应用前景。该方法的主要优点是简便、快速、成本低、产率高、无需使用表面活性剂、可在室温下大量制备。该方法不仅为铅的硫族化合物纳米管的设计和可控制备提供了一条新的途径，而且对其它材料体系纳米管的设计和制备也具有启发作用。

新方法:半导体多晶纳米管制备方法

据媒体报道，我国在IV—VI族化合物半导体纳米管设计和可控制备研究中取得重要进展，发明了一种生物分子辅助纳米晶定向自组装新方法，利用含多功能基团的生物分子在室温下成功地制备出一系列铅的硫族化合物（PbS，PbSe，PbTe）半导体多晶纳米管。所制备的铅的硫族化合物多晶纳米管表现出了明显的量子限域效应，在红外成像、红外激光器、半导体红外探测、光敏电阻器、太阳能电池和热电器件等领域有良好的应用前景。该方法具有简便、快速、成本低、产率高、无需使用表面活性剂、可在室温下大量制备等优点。

科学家发明制备半导体多晶纳米管新方法

日前，中科院上海硅酸盐研究所在IV—VI族化合物半导体纳米管设计和可控制备研究中取得重要进展。该所朱英杰研究员带领的课题组发明了一种生物分子辅助纳水晶定向闩组装新方法，巧妙地利用含多功能基团的生物分子在聿温下成功地制备出一系列铅的硫族化合物（PbS，PbSe，PbTe）、仁导体多晶纳米管。所制备的铅的硫族化合物多晶纳米管表现出了明显的量子限域效应，在红外成像、红外激光器、半导体红外探测、光敏屯阻器、太阳能电池和热电器件等领域具有良好的应用前景。

广东省科学院半导体研究所开发出高性能铜铟硒纳米材料

近日,广东省科学院半导体研究所新型显示团队开发出高性能环境友好型铜铟硒纳米材料并成功应用于薄膜电子器件。相关研究以封面文章的形式发表于《材料化学》。作为一种新兴的半导体材料,胶体纳米晶体因优异的光电特性和低成本的制备工艺,在薄膜电子器件中具有广泛的应用前景。然而迄今为止,由于毒性重金属元素的存在,大多数高性能含镉和铅的硫族化合物半导体纳米材料的应用被严重限制。

Ⅱ-Ⅴ族半导体纳米晶的研究进展

Ⅱ-Ⅴ族半导体是由第二副族元素(Zn,Cd)与第五主族元素(N,P,As等)形成的化合物.Ⅱ-Ⅴ半导体纳米晶(亦称量子点)具有禁带窄、Bohr半径大、电子有效质量小、通过改变量子点尺寸,能够实现宽波段发光,较Ⅱ-Ⅵ材料,其具有更多的共价键成分,性质稳定等优点,是应用于太阳能电池、生物标记及LED的理想材料.本文综述了近年来在Ⅱ-Ⅴ半导体纳米晶的研究中取得的进展,侧重介绍量子点的合成、表征、吸收光谱、光致发光谱及荧光寿命测定等领域内的最新成果,并对其发展方向进行了展望.

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶

半导体纳米晶是近年来发展起来的一类新型功能材料,因其独特的量子限域效应和光电性质,在太阳电池、发光二极管、光电探测器、生物标记、非线性光学等领域中具有潜在的应用。与目前研究比较多的Ⅱ-Ⅵ和Ⅳ-Ⅵ族纳米晶相比,Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶,不含镉和铅等重金属元素,具有毒性小、带隙窄、光吸收系数大、Stokes位移大、自吸收小以及发光波长在近红外区等特点,有望成为新一代低成本太阳电池和低毒荧光量子点生物标记材料,还可用于发光二极管和光电探测等领域。因此,Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶的合成、性质及应用研究成为近期纳米晶研究领域的热点之一。本文将综述Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶的研究进展,着重介绍其制备方法、光学性质及其在生物标记、太阳电池等领域的应用。

多元铜基硫族半导体纳米晶的发光性能及其在电致发光器件中的应用进展

半导体纳米晶(又称为半导体量子点)由于其色纯度高和尺寸依赖的发光性能等优势,在照明和显示方面受到了科学界和产业界的广泛关注.目前,基于半导体量子点的电致发光器件所使用的发光材料以镉基硫族化合物量子点为主,然而镉元素对环境和人体都有一定的危害.因此,开发一种环境友好且光电性能良好的无镉半导体纳米晶是非常必要的.近年来,多元铜基硫族半导体纳米晶由于其毒性低、组分可调的发光特性及其在光电子器件领域的潜在应用受到了广泛关注.本文详细综述了多元铜基硫族半导体纳米晶的组分、表面配体、晶体结构和纳米结构等因素对其发光特性的影响,着重阐述了多元铜基硫族半导体纳米晶在电致发光器件中的研究进展,最后对多元铜基硫族半导体纳米晶的发展进行了展望.