CdSe納米棒制備及光學(xué)特性分析

林志遠(yuǎn)

摘? 要：文章通過(guò)熱合成法成功制備出CdSe納米棒，并對(duì)其進(jìn)行光學(xué)特性表征，且發(fā)現(xiàn)在室溫下隨著放置時(shí)間的增加，其熒光強(qiáng)度逐漸增加。

關(guān)鍵詞：CdSe納米棒;熒光強(qiáng)度增加;分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TB383? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）08-0094-02

Abstract： In this paper， CdSe nanorods were successfully prepared by thermal synthesis and characterized by optical properties. It was found that the fluorescence intensity of CdSe nanorods increased gradually with the increase of storage time at room temperature.

Keywords： CdSe nanorods; fluorescence intensity increase; analysis

1 概述

硒化鎘（CdSe）納米棒是一種常見(jiàn)的直接躍遷寬帶隙Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體納米材料，具有較低的吸收系數(shù)，有較高的消光系數(shù)、很大的非線性系數(shù)、較高的抗激光損傷閾值等特點(diǎn)，同時(shí)其波長(zhǎng)覆蓋范圍可以覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)[1]。研究表明，CdSe納米棒的發(fā)射波長(zhǎng)可通過(guò)改變其長(zhǎng)徑比在可見(jiàn)光范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)控。利用不同粒徑和長(zhǎng)徑比的CdSe發(fā)射波長(zhǎng)不同的特性，CdSe納米棒可被用來(lái)制備發(fā)光二極管和高效的太陽(yáng)能電池。同時(shí)由于它具有較大的平均原子序數(shù)，對(duì)高能射線具有較高的阻止能力，室溫時(shí)可施加高電場(chǎng)，漏電小、穩(wěn)定性高、不易潮解等優(yōu)點(diǎn)是制備室溫核輻射探測(cè)器的重要材料，也已被廣泛用于非線性光學(xué)、氣體傳感器、薄膜轉(zhuǎn)換器、γ射線探測(cè)器等[2]。

目前CdSe合成的主要方法有模板法、熱注入法、氣象提拉法（VUVG）、聚合物控制生長(zhǎng)法、液相膠體合成法等多種合成方法。在眾多合成CdSe納米棒的方法中，熱合成法易于操作，且可以在合成的過(guò)程中避免與空氣接觸，起到保護(hù)作用，所以本文選用熱合成法作為制備納米棒的方法。

2 實(shí)驗(yàn)部分

將109.0mg硒粉與1.0g的TOP溶液混合，隨后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下室溫?cái)嚢?min使Se完全溶于TOP中得到Se-TOP溶液。接下來(lái)在氮?dú)獾沫h(huán)境下，將102.7mg CdO、1.9g TOP與414.8mg TDPA放入50ml三頸燒瓶中加熱至300℃，將上述制備的Se-TOP溶液快速的注入到三頸燒瓶中，然后溫度降至260℃，繼續(xù)加熱3min后，將產(chǎn)物離心加入甲苯中即可得到CdSe溶液。

3 結(jié)果與討論

將反應(yīng)得到的CdSe納米棒溶液利用紫外-可見(jiàn)-近紅外熒光光度計(jì)，及熒光光度計(jì)表征，其結(jié)果分別如圖1，圖2所示。從圖1中可以看出CdSe納米棒的第一激子吸收峰在625nm。圖2中所示的光致發(fā)光信號(hào)采用熒光分光光度計(jì)測(cè)定，測(cè)定條件為激發(fā)波長(zhǎng)320nm，狹縫寬度為10nm。根據(jù)圖2中的發(fā)射光譜可以看出CdSe納米棒發(fā)射峰在650nm左右，其斯托克位移較大[3]。

將制備納米棒通過(guò)透射電鏡對(duì)其結(jié)果進(jìn)行表征，其結(jié)果如圖3所示。通過(guò)圖3可以發(fā)現(xiàn)其形貌為棒狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而證明實(shí)驗(yàn)方法已經(jīng)成功制備出CdSe納米棒。根據(jù)CdSe納米棒的高分辨透射電鏡圖顯示（圖4）制備出的納米棒具有晶格結(jié)構(gòu)。

將CdSe納米棒放置避光且密閉的真空環(huán)境下保存，發(fā)現(xiàn)隨著放置時(shí)間的增加，CdSe納米棒熒光強(qiáng)度逐漸增加，其結(jié)果如圖5所示。雖然隨著放置時(shí)間熒光強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，但是CdSe納米棒的熒光發(fā)射峰的位置卻并沒(méi)有發(fā)生變化，這就說(shuō)明隨著放置時(shí)間的增加，納米棒的粒徑并沒(méi)有因放置時(shí)間的改變而發(fā)生變化。CdSe納米棒的熒光發(fā)射強(qiáng)度提高的原因是由于在CdSe納米棒溶液中還存在未反應(yīng)的單體[4]，隨著放置時(shí)間的增加，未反應(yīng)的單體會(huì)繼續(xù)反應(yīng)生成CdSe納米棒。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)熱合成法成功制備出CdSe納米棒，隨后對(duì)其進(jìn)行了吸收發(fā)射特性的表征，發(fā)現(xiàn)其存在較大的斯托克位移。隨后通過(guò)透射電鏡對(duì)制備出的CdSe進(jìn)行表征，進(jìn)一步驗(yàn)證制備出的CdSe納米材料為棒狀結(jié)構(gòu)。由于溶液中存在未反應(yīng)的單體，在真空密閉環(huán)境下，隨著放置時(shí)間的增加，單體繼續(xù)反應(yīng)進(jìn)而使得CdSe納米棒熒光強(qiáng)度逐漸增加。

參考文獻(xiàn)：

[1]Bunge S D， Krueger K M， Boyle T J， et al. Growth and morphology of cadmium chalcogenides： the synthesis of nanorods， tetrapods， and spheres from CdO and Cd（O2CCH3）2[J]. Journal of Materials Chemistry， 2003，13（7）：1705.

[2]張大勇.CdSe半導(dǎo)體量子點(diǎn)薄膜及光伏器件中激子動(dòng)力學(xué)過(guò)程的研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013.

[3]Sih B C， Wolf M O. CdSe Nanorods Functionalized with Thiol-Anchored Oligothiophenes[J]. The Journal of Physical Chemistry C， 2007，111（46）：17184-17192.

[4]And Z A P， Peng X. Nearly Monodisperse and Shape-Controlled CdSe Nanocrystals via Alternative Routes： Nucleation and Growth[J]. Journal of the American Chemical Society， 2002，124（13）：3343-53.