有機相硫化鎘/碲化鎘納米晶超結(jié)構(gòu)及其制備方法和應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于納米材料制備領(lǐng)域，更加具體地說，涉及一種相轉(zhuǎn)移制備硫化領(lǐng)/蹄 化領(lǐng)納米晶超結(jié)構(gòu)的方法及其在光探測器件上的應用。
【背景技術(shù)】
[0002] 納米晶（NCs)具有很強的尺寸效應、特殊的化學組成和優(yōu)異的電學性質(zhì)（[1] Alivisatos, A. P. Sciencel996, 271, 933-937. [2]Zhou, Y.；Yang,M.；Sun,K.；Tang, Z.； Kotov, N. A. J. Am. Qiem. Soc. 2010, 132, 6006-6013.)。然而，單個納米晶之間的電子遷移 率極低，且不可能形成連續(xù)的電荷運輸通路。因此，將單個的納米晶組裝成所需的納米 晶超結(jié)構(gòu)（NCsS)已成為目前的一大挑戰(zhàn)。在納米晶超結(jié)構(gòu)中，納米晶之間的電子禪合 抵消了其量子限域效應，同時會引起載流子遷移率的提高，送將有利于載流子連續(xù)運輸通 路的形成（l!3]Vanmaeke化er曲,D. NanoToday2011, 6, 419-437.)，對于其送對于光伏器件 的研究具有重要意義（[4]Xue，D.J. ;Wang，J.J. ;Wang，Y.a ;Xin，S. ;Guo，Y.G. ;Wan，L. J.Adv. Mater. 2011,23,3704 - 3707. [5]Yang,H.Y. ;Son,D. I. ;Kim,T.W. ;Lee,J.M.; Park, W. 1.0 rg. Elechon. 2010, 11, 1313. [6]Gaponik, N. ;Rogach, A. L. Phys.化em.化em. Phys. 2010, 12, 8685-8693)。由于納米晶超結(jié)構(gòu)在新型納米結(jié)構(gòu)和納米器件制備上具有的 巨大潛力，因此，納米晶超結(jié)構(gòu)已經(jīng)吸引了越來越多的關(guān)注（[7化uynh，W.U. ;Dittmer，J. J.；Alivisatos, A. P. Science2002, 295, 2425-2427. [8]Murray, C. B.；Norris, D. J.； Bawendi, M. G. J. Am. Qiem. Soc. 1993, 115, 8706-8715.)。
[0003] 目前，已有科學家合成出了一些具有特殊形貌的納米晶超結(jié)構(gòu)，如納米線、納 米片、膠束等（[9]Nozik, A. J. ;Beard, M. C. sLuther, J. M. ;Law, M. ;Ellingson, R. J.; Johnson, J.C.Qiem. Rev. 2010, 110, 6873-6890. [10]加o,C.X. ;Yang,H.B.;化eng, Z.M.; Lu, Z. S. ;Song, Q. L. ;LiC. M. Angew. Qiem. Int. Ed. 2010, 49, 3014-3017. [ll]Nikolic, M. S.；01sson, C.；Salcher, A.；Kornowski, A.；Rank, A.；Schubert, R.；F憤m-sdo戍A.； Weller，H. ; F6rsKr，S.Angew.Chem.Int. Ed. 2009,48,2752-2754.)〇在眾多已有的 納米結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)中，Kotov等人報道了一種帶狀的納米晶超結(jié)構(gòu)（[12]S;rivastava, S.; Santos, A.；Critchley, K.；Kim, K. S.；Podsiadlo, P.；Sun, K.；Lee, J.；Xu, C. L.； Lilly，G. D. ;Glotzer，S.C. ;Kotov, N. A. Science2010, 327,1355-1359.)，該納米帶若 作為溝通電子、光電、電化學和納米器件等領(lǐng)域的功能單元將會發(fā)揮巨大的作用（[13] Xia, Y.；Yang, P.；Sun, Y. ;Wu, Y.；Mayers, B.；Gates, B.；Yin, Y.；Kim, F.；Yan, H. Adv. Mater. 2003, 5, 353-389.)。然而，Kotov等人是在水相中制備出送種帶狀納米晶超結(jié)構(gòu)的， 難W與非極性的有機聚合物形成互溶的混合物，從而無法有效地在NCsS/聚合物界面上實 現(xiàn)激子分離，送就限制了其在光電領(lǐng)域的應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通過相轉(zhuǎn)移制備硫化領(lǐng)/蹄化 領(lǐng)（CdS/CdTe)納米晶超結(jié)構(gòu)的方法，并研究了其在光探測器件的應用。在本發(fā)明技術(shù)方案 中，CdTeNCsS通過相轉(zhuǎn)移發(fā)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變后，在有機相中與聚合物形成共混物，進而有效地在 NCsS/聚合物界面上實現(xiàn)激子分離，從而可W用于光探測器件的制備。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予W實現(xiàn)：
[0006] 有機相硫化領(lǐng)/蹄化領(lǐng)納米晶超結(jié)構(gòu)及其制備方法，按照下述步驟進行：
[0007] 將W琉基己酸為配體的水相硫化領(lǐng)/蹄化領(lǐng)納米晶超結(jié)構(gòu)加入到十六烷基H甲 基漠化倭（CTAB)的氯仿溶液中，靜置后水相中的硫化領(lǐng)/蹄化領(lǐng)納米晶超結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到氯仿 中，即得到有機相硫化領(lǐng)/蹄化領(lǐng)納米晶超結(jié)構(gòu)。
[000引在上述制備過程中，上層水相中的CdS/CdTeNCsS轉(zhuǎn)移至下層氯仿溶液中，使用分 液漏斗收集下層的氯仿溶液，獲得了一種具有新型納米結(jié)構(gòu)有機相中的CdS/CdTeNCsSd
[0009] 在上述制備過程中，選擇3. 0-4.Og十六烷基H甲基漠化倭溶解在IOOmL氯仿中， 形成十六烷基H甲基漠化倭的氯仿溶液。
[0010] 在上述制備過程中，選擇靜置時間至少地，優(yōu)選4一化。
[0011] 上述有機相硫化領(lǐng)/蹄化領(lǐng)納米晶超結(jié)構(gòu)在光探測器件中的應用。
[0012] 在上述應用方案中，所述有機相硫化領(lǐng)/蹄化領(lǐng)納米晶超結(jié)構(gòu)和聚3-己基喔吩混 合W得到均一的溶液，再W溶液旋涂W得到復合膜，選擇在激光刻蝕的微電極上進行復合 膜旋涂。
[0013] 在上述應用方案中，所述有機相硫化領(lǐng)/蹄化領(lǐng)納米晶超結(jié)構(gòu)為依據(jù)本發(fā)明制備 方法制備的，經(jīng)過轉(zhuǎn)移得到的分散在氯仿中的硫化領(lǐng)/蹄化領(lǐng)納米晶超結(jié)構(gòu)。
[0014]在上述應用方案中，所述聚3-己基喔吩（P3HT)、有機相硫化領(lǐng)/蹄化領(lǐng)納米晶超 結(jié)構(gòu)的質(zhì)量比為（1 一2) : (3 - 4)，優(yōu)選（1. 2 - 1. 5) ; (3. 5 - 3.8)。選擇將兩者溶解均勻 分散中氯仿溶劑中，或者分別溶解均勻分散在氯仿中，再將氯仿混合均勻。
[0015] 如附圖1所示，發(fā)光CdS/CdTe帶狀NCsS在相轉(zhuǎn)移過程中其拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變的 示意圖，使原本僵直的NCsS結(jié)構(gòu)變得柔順而疏松，最終得到可用于制備光探測器件的有機 相NCsSd如附圖2-5所示，NCsS分別在水相中束狀超結(jié)構(gòu)和氯仿相中束狀超結(jié)構(gòu)，從圖 中可W看到NCs在自組裝過程中形成束狀NCsS,轉(zhuǎn)移至有機相后會變成柔順而疏松的結(jié)構(gòu) (即相轉(zhuǎn)變獲得的有機相的NCsS由許多納米帶結(jié)構(gòu)形成）。經(jīng)過英光測試（即水相和有機 相中的NCsS的光致發(fā)光），水相中英光明顯減弱，而氯仿相中有明顯的英光增強，表明NCsS 已成功轉(zhuǎn)移至氯仿相中。利用邸S檢測有機相NCsS納米束樣品的成分，CcUTe、S的原子含量 百分比為48. 7:1. 7:49.6,表明琉基己酸釋放的硫離子替代了CdTe中的Te元素。從圖6-8 中可W看出，基于有機相NCsS的光探測器件表現(xiàn)出了較大的開關(guān)比（100)和光敏性，同時， 該器件在不同的光強下均具有良好的響應性（光開關(guān)制備參見文獻；BeatrizHi^ristian K,HorstW,Quantumdotattachmentandmorphologycontrolbycarbonnanotubes,nano letters, 2007, 7(12):3564-3568)O
[0016] 在本發(fā)明技術(shù)方案中，首先W琉基己酸燈GA)為配體合成水溶性的發(fā)光CdS/CdTe 帶狀NCsS,隨后通過相轉(zhuǎn)移使NCsS的相拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變（原本僵直的NCsS結(jié)構(gòu)變得柔 軟而疏松），最后有機相中的NCsS與聚3-己基喔吩（P3HT)共混制備有機-無機復合光探 測器件。所得到的有機相的CdS/CdTeNCsS英光效率較高，且光化學性質(zhì)穩(wěn)定，對于光探測 器件、光開關(guān)的制備具有重要意義，此外，本發(fā)明易操作、用時短、產(chǎn)率高，適合于大規(guī)模生 產(chǎn)。
【附圖說明】
[0017]圖1為NCsS在相轉(zhuǎn)移過程中其拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變的示意圖。
[001引圖2為