專利名稱：一種半導體納米晶及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體納米晶及其制備方法，屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域。
(二)
背景技術(shù)：
近幾年來，具有遠紅外及近紅外發(fā)光的納米晶在生物檢測中的應(yīng)用引起了 廣大工作者的研究興趣，這些納米晶可以有效的減弱自身熒光對檢測信號的影 響，并且其激發(fā)波長和發(fā)射波長不被組織液(如水和血色素)所吸收。因此， 具有紅外探測能力的納米晶在生物檢測中有很好的應(yīng)用前景。
圍繞著如何使用近紅外發(fā)光納米晶作為映象單元在生物領(lǐng)域的應(yīng)用，當
前主要有兩個難題。第一，近紅外納米晶的合成技術(shù)沒有很好的建立；其次， 近紅外納米晶的毒性及不穩(wěn)定性限制其應(yīng)用。目前首要的問題是解決如何制備 出具有超級穩(wěn)定、超寬熒光發(fā)射光譜，從而能廣泛應(yīng)用于無線電傳輸中的光放 大器和生物映像的穩(wěn)定的近紅外發(fā)光納米晶的問題。
目前，CdSe、 CdTe等納米晶的合成技術(shù)已比較成熟，尺寸形貌也得到了很 好的控制，但是有些材料的納米晶的合成仍存在很多問題，例如汞類化合物通 常情況下在溫度大于IOO度的有機相中極不穩(wěn)定，很難找到可控的合成條件， 同時對于形貌及尺寸可控、發(fā)光效率高、發(fā)光范圍可調(diào)的半導體納米晶也較難 于得到。
(三)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種形貌及尺寸可控、發(fā)光效率高、發(fā)光范圍可調(diào) 的半導體納米晶，同時還提供了一種此類納米晶的制備方法，操作簡單便于控 制，降低了制備成本。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種半導體納米晶，組成如下AA—XC， 0<x<l，其中A為Cd或Zn, A為Cd 時，B為Hg, C為Te; A為Zn時，B為Cd或Cu, C為Se。
所述半導體納米晶尺寸范圍為2nm-8nm,發(fā)光效率可達20%以上；發(fā)光范 圍可調(diào)，如C(UIghTe納米晶熒光發(fā)光范圍為650nm-900nm，ZnxCd卜xSe的發(fā)光范 圍為480-520nm， ZnXu卜xSe的發(fā)光范圍為440nm-650nm。
所述半導體納米晶可通過以下方法制備 將CdTe或ZnSe納米晶溶于反應(yīng)溶劑中，以C4-C12的硫醇為穩(wěn)定劑，然后與 汞鹽、鎘鹽或銅鹽溶于有機溶劑的溶液充分作用，保持溫度為20-100°C,即得 所述AxBwC半導體納米晶。加入的汞、鎘或銅與CdTe或ZnSe的物質(zhì)的量比為 0.卜2: 1,穩(wěn)定劑加入的體積量為納米晶物質(zhì)的量的5-IO倍；汞鹽、鎘鹽或 銅鹽溶于有機溶劑的溶液濃度為納米晶在反應(yīng)溶劑中濃度的20-100倍；所述 有機溶劑為曱醇、乙醇或異丙醇，所述反應(yīng)溶劑為苯、曱苯、乙苯、二曱苯、 正己烷或氯仿。
所述的原料CdTe或ZnSe納米晶的合成方法已經(jīng)較為成熟，常規(guī)方法制得 的即可。本方法是以簡單的離子交換法來制備普通條件下難以合成的半導體納 米晶，使以往需要在高溫等苛刻的條件下也難以控制的反應(yīng)在室溫下即可進 行，非常簡單，且成本很低。
其中，所述汞鹽可選^^高氯酸汞、硝酸汞、醋酸汞或;5克酸汞；所述的鎘鹽 可為硝酸鎘、醋酸鎘、硫酸鎘、氯化鎘或磷酸鎘；所述的銅鹽可為硝酸銅、氯 化銅或硫酸銅。所述的穩(wěn)定劑優(yōu)選十二烷基硫醇。
當以ZnSe納米晶為原料反應(yīng)時，應(yīng)注意需在惰性氣體保護下進行。
本方法制得的納米晶與前驅(qū)體相比，形貌和尺寸無明顯變化，吸收和熒光 峰位均發(fā)生移動，其熒光強度無明顯變化，發(fā)光效率較高。通過尺寸形貌控制 納米晶的發(fā)光，同時還可通過控制兩種離子的比例使納米晶的熒光覆蓋可見-近紅外區(qū)域或者在近紅外區(qū)域，以達到應(yīng)用于生物;險測和光;^文大器的目的。在 納米晶形貌控制上主要是用于分支狀和顆粒狀的納米晶制備。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，有以下優(yōu)點本發(fā)明制得的半導體納米晶尺寸、形貌可控，發(fā)光效率高，發(fā)光范圍可根 據(jù)需要調(diào)節(jié)。制備方法簡單，條件容易控制可控，反應(yīng)條件平和，成本低，值 得推廣。
(四)
圖1為CdTe納米晶的電鏡透射照片；
圖2為實施例l制得的半導體納米晶的電鏡透射照片；
圖3為實施例2制得的半導體納米晶的電鏡透射照片；
圖4為實施例3制得的半導體納米晶的電鏡透射照片；
圖5為實施例4制得的半導體納米晶的電鏡透射照片；
圖6為實施例1-4制得的半導體納米晶的紫外可見吸收光譜；
圖7為實施例1-4制得的半導體納米晶的熒光光譜；
圖8為實施例5制得的半導體納米晶的熒光光譜。
(五)
具體實施例方式
以下以具體實施例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護范圍不限于
此
實施例1
配制濃度為1. 3 x l(T2mol/L的CdTe曱苯溶液，取2. 1 ml此溶液，室溫 下邊攪拌邊加入0.2 ml十二烷基硫醇，然后再加入0. 02ml 0. 335mol/L的 Hg(C104) 3H20曱醇溶液，攪拌1D分鐘，直到溶液從深紅色變成棕色，得到 分枝狀的Hg。.2Cd,8Te納米晶。CdTe納米晶的電鏡透射照片見圖1,制得的 Hg。.Ai。.8Te納米晶電鏡透射照片見圖2，紫外可見吸收光i普見圖6,熒光吸收光 譜見圖7。
實施例2-4
加入Hg(C104) . 3H20曱醇溶液的量分別為0. 027ml， 0. 04ml和0. 06ml,其他同實施例l，攪拌后分別得到分枝狀半導體納米晶Hg。.25Cd。.75Te、 Hg。.33Cd。.67Te 和Hg . Cd。.57Te,透射電鏡照片分別見圖3、圖4、圖5，紫外可見吸收光譜見 圖6，熒光吸收光譜見圖7。
實施例5
配制濃度為5. 2 x 10—3mol/L的ZnSe曱苯溶液4ml，通氮氣保護，攪拌下加 入0. 018ml十二烷基碌^醇，加熱到60°C,分三次每次0. 3ml共注入0. 9mL濃度 為0. 1M的硝酸鎘溶液，在6min時，升溫至100度并一直保持此溫度，8分鐘 和18分鐘分別取樣測量，熒光光譜曲線分別見圖8的a和b， 45分鐘時再注 入0. 3mL硝酸鎘溶液，繼續(xù)反應(yīng)18分鐘和30分鐘取樣測定，其熒光光譜圖分 別見圖8的曲線c和d。本例中是加入過量的反應(yīng)物，隨時間的變化測量得到 的半導體納米晶的光譜。
權(quán)利要求
1. 一種半導體納米晶，其特征在于所述半導體納米晶組成如下AA—XC, 0<x<l， 其中A為Cd或Zn: A為Cd時，B為Hg， C為Te; A為Zn時，B為Cd或Cu， C 為Se。
2. 如權(quán)利要求l所述的半導體納米晶的制備方法，其特征在于先將CdTe或ZnSe 納米晶溶于反應(yīng)溶劑中，以C4-C12的硫醇為穩(wěn)定劑，然后與汞鹽、鎘鹽或銅 鹽溶于有機溶劑的溶液充分作用，保持溫度為20-IO(TC，即得AA—XC半導體納 米晶，0〈x〈l，其中A為Cd或Zn: A為Cd時，B為Hg， C為Te; A為Zn時，B 為Cd或Cu, C為Se;加入的汞、鎘或銅與CdTe或ZnSe的物質(zhì)的量比為0. 1-2: l,穩(wěn)定劑加入的體積量為納米晶物質(zhì)的量的5-10倍；汞鹽、鎘鹽或銅鹽溶于 有機溶劑的溶液濃度為納米晶在反應(yīng)溶劑中濃度的20-IOO倍；所述有機溶劑 為甲醇、乙醇或異丙醇，所述反應(yīng)溶劑為苯、曱苯、乙苯、二甲苯、正己烷或 氯仿。
3. 如權(quán)利要求2所述的半導體納米晶的制備方法，其特征在于所述的汞鹽為高 氯酸汞、硝酸汞、醋酸汞或> 危酸汞。
4. 如權(quán)利要求2所述的半導體納米晶的制備方法，其特征在于所述的鎘鹽為硝 酸鎘、醋酸鎘、好u酸鎘、氯化鎘或磷酸鎘。
5. 如權(quán)利要求2所述的半導體納米晶的制備方法，其特征在于所述的銅鹽為硝酸銅、氯化銅或好u酸銅。
6. 如權(quán)利要求2所述的半導體納米晶的制備方法，其特征在于所述的穩(wěn)定劑為 十二烷基》克醇。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導體納米晶及其制備方法，所述半導體納米晶組成如下A<sub>X</sub>B<sub>1-X</sub>C，0＜x＜1，其中A為Cd或ZnA為Cd時，B為Hg，C為Te；A為Zn時，B為Cd或Cu，C為Se。制備時先將CdTe或ZnSe納米晶溶于反應(yīng)溶劑中，以C4-C12的硫醇為穩(wěn)定劑，然后與汞鹽、鎘鹽或銅鹽溶于有機溶劑的溶液充分作用，保持溫度為20-100℃，即得A<sub>X</sub>B<sub>1-X</sub>C半導體納米晶。本發(fā)明制得的半導體納米晶尺寸、形貌可控，發(fā)光效率高，發(fā)光范圍可根據(jù)需要調(diào)節(jié)。制備方法簡單，條件容易控制可控，反應(yīng)條件平和，成本低，值得推廣。
文檔編號C30B29/46GK101311383SQ200810049338
公開日2008年11月26日 申請日期2008年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日
發(fā)明者婁世云, 李林松, 牛金鐘 申請人:河南大學