半导体纳米颗粒:量子限域效应与先进合成技术
三维尺寸1-20 nm的半导体纳米颗粒,展现非凡电子、磁、催化、光学行为。其非凡性质源于高比表面积和尺寸诱导的量子限域。
量子尺寸效应
当颗粒直径逼近激子玻尔半径,载流子三维限域消除自由度。此限域迫使连续电子带分裂为离散量子能级,从而拓宽有效带隙。
常规合成法
化学气相沉积(CVD)和分子束外延(MBE)等传统技术生产的纳米颗粒系于衬底或嵌入基质,限制了溶液基应用。
胶体合成
胶体路线在均相溶剂中沉淀纳米晶,配以稳定剂防团聚和失控生长。低介电常数溶剂或苯乙烯/马来酸共聚物等稳定剂增强稳定性。
奥斯瓦尔德熟化
奥斯瓦尔德熟化中,较小不稳定晶体溶解再沉积到较大稳定晶体上。有效熟化需低纳米颗粒溶解度,可通过溶剂选择、pH、钝化剂调节。
高温热解
为规避胶体法低温限制,高温分解前驱体注入高沸点配位溶剂。如挥发性金属烷基(二甲基镉)和硫族源(三正辛基磷硒化物TOPSe)分散于三正辛基磷(TOP),注入热三正辛基磷氧化物(TOPO)。此法得单分散晶质颗粒。
化学前驱体策略
暴露金属-硫族键的单分子前驱体实现高效高质量纳米颗粒形成。前驱体分解触发快速成核;前驱体耗尽时后续生长自限。骤冷反应急停生长。加入互溶溶剂沉淀纳米晶,离心回收干粉。烷基硫脲金属络合物亦为优良前驱体。
纳米材料