二氧化锡量子点的制备、表征及缺陷研究
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结 晶率 。
子阱、 量 子线 和量子 点 （ Ｑｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ ｄ ｏ ｔ ｓ ， ＱＤｓ ） ［ 引。当半
导体材料微粒的大小和激子玻尔半径或电子的德布罗 意波长 相 当（ ＜１ ０ ０ ｎ ｍ） 时， 载 流子 的运 动 规律 将 受 量
子 力学 所支 配 ， 能量 发 生量子 化 ， 电子 结构 由连 续 能带 转 化 为分立 能级 ， 能量 状 态 密 度 呈 现 出类 似原 子 的分
１ ． ２ Ｓ ｎ Ｏ ： 量子 点的 制备
取 一定 量 Ｓ ｎ Ｃ Ｉ ・５ Ｈ。 Ｏ 溶 于水 中 ， 超 声 溶解 ， 在
磁力搅 拌 下 滴 加 ２ ｍｏ ｌ ・Ｌ － １ 氨水， 保 持 溶 液 稳 定 澄
清， 在ｐ ｚ ｃ （ 最佳 粘 稠 点） 停 止滴 人 ， 离心（ ６ ０ ０ ０ ｒ・
亿 学 与 助 Ｚ 程 ２ ０ １ ３ ， Ｖ ｏ １ ． ３ ０ Ｎ ｏ ． ５
Ｃｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ＆ Ｂｉ ｏ ｅ ｎ ｇｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
科学硼究团
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ —５ ４ ２ ５ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ０ ７
二 氧 化 锡 量 子 点 的制 备 、 表 征 及 缺 陷研 究
徐 珊， 谢 长生
（ 华 中科技 大 学材 料 科 学与 工程 学院 纳 米材 料 与智 能传 感 实验 室 ， 湖北 武 Байду номын сангаас ４ ３ ０ ０ ７ ４ ）
摘 要 ： 以Ｓ ｎ Ｃ Ｉ ・ ５ Ｈ２ （ ）为 原 料 、 三重蒸馏水为溶剂， 结 合 溶 胶 凝 胶 法 与 水 热 法合 成 了 ９种 不 同 粒 径 的 Ｓ ｎ Ｏ 量 子 点胶 体 及 其 对 应 的粉 末 颗 粒 。分 析 了不 同 合 成 条 件 对 量 子 点 的 影 响 ， 用Ｘ Ｒ Ｄ和 Ｔ Ｅ Ｍ 对 其 粉 末 结 构 和 形 貌 进 行 了表 征， 对Ｓ ｎ Ｏｚ 纳 米 粒 子 的 Ｕｖ ． Ｖｉ ｓ光谱 以及 光 致 发 光 光 谱 进 行 了分 析 ， 计 算 了量 子 点 粒 径 大 小 以及 禁 带 宽 度 ， 并 对 其 荧 光 发 光 机 理 进 行 了探 讨 。结 果 表 明 ， 合成的 Ｓ ｎ Ｏ２ 量子点的粒径为 ３ ． ２ ～４ ． ６ ｎ ｍ， 粒径分布均 匀， 分散 性较 好 。Ｓ ｎ Ｏ 。 纳米 粒
化材 料 、 太 阳能电池 等 多个领域 有 着潜 在 的应用 价值 。 Ｓ ｎ Ｏ 的玻 尔半 径 为 ２ ． ７ ｎ ｍ［ ５ ］ ， 因 此合 成 大 小 在 ２ ． ７ ｎ ｍ左右的 Ｓ ｎ Ｏ。量子 点 具 有 重 要 的意 义 。 常用 的量子 点合成 方法 主要 有沉 淀法 、 溶胶 凝胶 法 、 微 乳 液
结晶四氯化锡（ Ｓ ｎ Ｃ １ ・ ５ Ｈ 。 Ｏ ） 、 氨水 、 硝酸银等均
为分析纯 ， 实验用水为 自制三重蒸馏水 。
电热 恒温 鼓 风 干 燥 箱 ； 离心机 ； 磁 力搅拌器； １ ０ ０
ｍＬ聚 四氟 乙烯 内衬 不锈 钢反 应 釜 ； Ｘ 一 射线 衍 射仪 （ Ｘ
Ｐ ｅ ｒ ｔ Ｐ Ｒ ０， Ｐ Ａ Ｎａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｅ ａ ｌ Ｂ ． Ｖ． ） ； 透 射 电 子 显 微 镜
子光致发光在 ４ ３ ０ ｒ ｉ ｍ、 ５ ３ ０ ｎ ｍ和 ６ ０ ０ ａ ｍ 处有发光峰 ， 分 别是 由锡 间 隙 、 单 电子 氧 缺 陷 以及 表 面 态 引起 的 深 能级 跃 迁 所
致。
关键词 ： 二 氧 化锡 ； 量子点 ； 缺 陷 中图 分 类 号 ： ＴＱ １ ３ ４ ． ３ ２ （ ） ４ ７ ２ ． ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ —５ ４ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ －０ ０ ２ ７ －０ ４
１ 实验
１ ． １ 试 剂与 仪器
立“ 量化” 能级结构， 可以通过控制其尺寸大小来调节
量 子 点的各 种性质 。 量子点 的相 关 研 究 主要 集 中在 Ⅲ～ Ｖ 族 化 合 物
（ 如 Ｇａ Ａｓ 、 Ｉ ｎ Ｐ等） 以及 Ⅱ～ Ⅵ族化 合 物 （ 如 Ｃ ｄ Ｓ ｅ 、 Ｃ ｄ Ｓ
Ｄ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ于 ２ ０世 纪 ７ ０年 代初 在 Ⅲ～ Ｖ 族量子 阱中 发 现 了半 导体 的量子 化效应 ［ １ ］ ， 当载流 子在 一维 方 向 、 二 维方 向和三 维方 向 上受 到 限制 时 ， 可分 别 称 之 为 量
快速 成核 原理 ， 虽然 制得 的量 子点 尺寸很 小 ， 但结 晶率 低， 限制 了其 进 一 步应 用 。作 者 采 用 了一 种 简易 的溶 胶凝胶法 与水热法 相结合 的方法， 制 得 了单 分 散 的 Ｓ ｎ Ｏ。 量 子点 水 溶 胶 ， 在 保 证 小 尺 寸 的情 况 下 提 高 了
ＨＲ ， Ｈｅ － Ｃｄ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ， ３ ２ ５ ｎ ｍ） 。
隙 Ｎ 型半 导体 ， 其禁 带宽 度 （ ） 为３ ． ６ ２ ｅ Ｖ（ ３ ０ ０ Ｋ） ， 因具 有 良好 的催 化 、 气 敏 性 能 和 特 殊 的光 电 特性 而受
到极大的关注 ， 作为重要的功能材料［ ４ 在气敏元件 、 催
等） ［ ３ ３ 。近年 来 ， 对 宽 禁 带 半 导 体 量 子 点 如 二 氧 化 锡
（ Ｓ ｎ Ｏ。 ） 的研 究 引起 了广泛 的关 注 。Ｓ ｎ Ｏ。 是 一 种 宽带
（ Ｔｅ ｃ ｎ ａ ｉ Ｇ２ ２ ０ ， Ｆ Ｅ Ｄ； 紫 外 可 见 分 光 光 度计 （ Ｌ ａ ｍｂ ｄ ａ ３ ５ ， Ｐ ｅ ｒ ｋ ｉ ｎ Ｅ ｌ ｍｅ ｒ ） ； 荧光 分光光 度测量 仪 （ Ｌ ａ ｂ Ｒ ＡＭ
子阱、 量 子线 和量子 点 （ Ｑｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ ｄ ｏ ｔ ｓ ， ＱＤｓ ） ［ 引。当半
导体材料微粒的大小和激子玻尔半径或电子的德布罗 意波长 相 当（ ＜１ ０ ０ ｎ ｍ） 时， 载 流子 的运 动 规律 将 受 量
子 力学 所支 配 ， 能量 发 生量子 化 ， 电子 结构 由连 续 能带 转 化 为分立 能级 ， 能量 状 态 密 度 呈 现 出类 似原 子 的分
１ ． ２ Ｓ ｎ Ｏ ： 量子 点的 制备
取 一定 量 Ｓ ｎ Ｃ Ｉ ・５ Ｈ。 Ｏ 溶 于水 中 ， 超 声 溶解 ， 在
磁力搅 拌 下 滴 加 ２ ｍｏ ｌ ・Ｌ － １ 氨水， 保 持 溶 液 稳 定 澄
清， 在ｐ ｚ ｃ （ 最佳 粘 稠 点） 停 止滴 人 ， 离心（ ６ ０ ０ ０ ｒ・
亿 学 与 助 Ｚ 程 ２ ０ １ ３ ， Ｖ ｏ １ ． ３ ０ Ｎ ｏ ． ５
Ｃｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ＆ Ｂｉ ｏ ｅ ｎ ｇｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
科学硼究团
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ —５ ４ ２ ５ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ０ ７
二 氧 化 锡 量 子 点 的制 备 、 表 征 及 缺 陷研 究
徐 珊， 谢 长生
（ 华 中科技 大 学材 料 科 学与 工程 学院 纳 米材 料 与智 能传 感 实验 室 ， 湖北 武 Байду номын сангаас ４ ３ ０ ０ ７ ４ ）
摘 要 ： 以Ｓ ｎ Ｃ Ｉ ・ ５ Ｈ２ （ ）为 原 料 、 三重蒸馏水为溶剂， 结 合 溶 胶 凝 胶 法 与 水 热 法合 成 了 ９种 不 同 粒 径 的 Ｓ ｎ Ｏ 量 子 点胶 体 及 其 对 应 的粉 末 颗 粒 。分 析 了不 同 合 成 条 件 对 量 子 点 的 影 响 ， 用Ｘ Ｒ Ｄ和 Ｔ Ｅ Ｍ 对 其 粉 末 结 构 和 形 貌 进 行 了表 征， 对Ｓ ｎ Ｏｚ 纳 米 粒 子 的 Ｕｖ ． Ｖｉ ｓ光谱 以及 光 致 发 光 光 谱 进 行 了分 析 ， 计 算 了量 子 点 粒 径 大 小 以及 禁 带 宽 度 ， 并 对 其 荧 光 发 光 机 理 进 行 了探 讨 。结 果 表 明 ， 合成的 Ｓ ｎ Ｏ２ 量子点的粒径为 ３ ． ２ ～４ ． ６ ｎ ｍ， 粒径分布均 匀， 分散 性较 好 。Ｓ ｎ Ｏ 。 纳米 粒
化材 料 、 太 阳能电池 等 多个领域 有 着潜 在 的应用 价值 。 Ｓ ｎ Ｏ 的玻 尔半 径 为 ２ ． ７ ｎ ｍ［ ５ ］ ， 因 此合 成 大 小 在 ２ ． ７ ｎ ｍ左右的 Ｓ ｎ Ｏ。量子 点 具 有 重 要 的意 义 。 常用 的量子 点合成 方法 主要 有沉 淀法 、 溶胶 凝胶 法 、 微 乳 液
结晶四氯化锡（ Ｓ ｎ Ｃ １ ・ ５ Ｈ 。 Ｏ ） 、 氨水 、 硝酸银等均
为分析纯 ， 实验用水为 自制三重蒸馏水 。
电热 恒温 鼓 风 干 燥 箱 ； 离心机 ； 磁 力搅拌器； １ ０ ０
ｍＬ聚 四氟 乙烯 内衬 不锈 钢反 应 釜 ； Ｘ 一 射线 衍 射仪 （ Ｘ
Ｐ ｅ ｒ ｔ Ｐ Ｒ ０， Ｐ Ａ Ｎａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｅ ａ ｌ Ｂ ． Ｖ． ） ； 透 射 电 子 显 微 镜
子光致发光在 ４ ３ ０ ｒ ｉ ｍ、 ５ ３ ０ ｎ ｍ和 ６ ０ ０ ａ ｍ 处有发光峰 ， 分 别是 由锡 间 隙 、 单 电子 氧 缺 陷 以及 表 面 态 引起 的 深 能级 跃 迁 所
致。
关键词 ： 二 氧 化锡 ； 量子点 ； 缺 陷 中图 分 类 号 ： ＴＱ １ ３ ４ ． ３ ２ （ ） ４ ７ ２ ． ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ —５ ４ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ －０ ０ ２ ７ －０ ４
１ 实验
１ ． １ 试 剂与 仪器
立“ 量化” 能级结构， 可以通过控制其尺寸大小来调节
量 子 点的各 种性质 。 量子点 的相 关 研 究 主要 集 中在 Ⅲ～ Ｖ 族 化 合 物
（ 如 Ｇａ Ａｓ 、 Ｉ ｎ Ｐ等） 以及 Ⅱ～ Ⅵ族化 合 物 （ 如 Ｃ ｄ Ｓ ｅ 、 Ｃ ｄ Ｓ
Ｄ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ于 ２ ０世 纪 ７ ０年 代初 在 Ⅲ～ Ｖ 族量子 阱中 发 现 了半 导体 的量子 化效应 ［ １ ］ ， 当载流 子在 一维 方 向 、 二 维方 向和三 维方 向 上受 到 限制 时 ， 可分 别 称 之 为 量
快速 成核 原理 ， 虽然 制得 的量 子点 尺寸很 小 ， 但结 晶率 低， 限制 了其 进 一 步应 用 。作 者 采 用 了一 种 简易 的溶 胶凝胶法 与水热法 相结合 的方法， 制 得 了单 分 散 的 Ｓ ｎ Ｏ。 量 子点 水 溶 胶 ， 在 保 证 小 尺 寸 的情 况 下 提 高 了
ＨＲ ， Ｈｅ － Ｃｄ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ， ３ ２ ５ ｎ ｍ） 。
隙 Ｎ 型半 导体 ， 其禁 带宽 度 （ ） 为３ ． ６ ２ ｅ Ｖ（ ３ ０ ０ Ｋ） ， 因具 有 良好 的催 化 、 气 敏 性 能 和 特 殊 的光 电 特性 而受
到极大的关注 ， 作为重要的功能材料［ ４ 在气敏元件 、 催
等） ［ ３ ３ 。近年 来 ， 对 宽 禁 带 半 导 体 量 子 点 如 二 氧 化 锡
（ Ｓ ｎ Ｏ。 ） 的研 究 引起 了广泛 的关 注 。Ｓ ｎ Ｏ。 是 一 种 宽带
（ Ｔｅ ｃ ｎ ａ ｉ Ｇ２ ２ ０ ， Ｆ Ｅ Ｄ； 紫 外 可 见 分 光 光 度计 （ Ｌ ａ ｍｂ ｄ ａ ３ ５ ， Ｐ ｅ ｒ ｋ ｉ ｎ Ｅ ｌ ｍｅ ｒ ） ； 荧光 分光光 度测量 仪 （ Ｌ ａ ｂ Ｒ ＡＭ