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半导体量子点(如ZnO、ZnS、CdS和InP等)由于尺寸相关的光、电、热、磁等物理性能和在催化、光电器件、生物医学等领域具有的广阔的应用前景,在过去十多年里引起广泛的研究兴趣。要获得高的发光性能,也即窄的光谱和高的亮度,需要设计具有窄的尺寸分布、钝化的表面态和高的结晶度的量子点。目前,合成或者生长的条件如pH值、前驱物的比例、温度、包裹剂的种类等被经验性的优化,以期获得高质量的荧光量子点。然而,由于对于这种荧光调控缺乏机制性的理解,加上合成或者生长过程中的发光性质对于上述条件极为敏感,预测生长过程中的发光性质衍化仍然是一个挑战。因此,经验性的调控尽管偶然能够获得的较好的发光性质,但结果往往很难重复获得。如何调控量子点的发光性质仍然是半导体发光研究领域的关键的具有挑战性的课题之一。本论文从生长动力学研究出发,考察了各种生长条件如量子点浓度、表面包裹状态、生长温度和pH值等关键的外界生长条件与量子点内在的生长机制及其衍生的微结构衍化的关系,并通过不同生长动力学中影响量子点发光性质的关键结构参数——尺寸分布和微结构的分析,阐明了生长动力学与发光性质衍化规律的内在联系。进而通过生长动力学规律,将表面吸脱附、温度pH值等外部条件及其协同作用与发光性质的衍化规律联系在一起,揭示了不同条件下发光性质衍化的本质内容。研究的主要内容和创新性如下: 首先,考察了量子点的生长环境对于生长动力学和发光性质的影响。通过对于初始合成的量子点稀释到不同的倍数,获得了具有不同颗粒浓度(2.31,0.76和0.26μM)和表面包裹状态的CdS量子点,并研究了在系列浓度下生长的生长动力学。研究揭示了生长遵从OA主导的混合生长到OR生长的两阶段生长动力学规律(OA-OR),同时发光性质衍化呈现出本征与竞争的缺陷发光均依据一定的生长动力学阶段呈现出先增强,后减弱的趋势。其中尤其值得注意的是,最强的本征发射特征(很多学者定义为荧光“亮点”)出现在生长动力学从OA到OR的拐点上。系统的微结构和尺寸分布的动力学分析揭露了荧光“亮点”与两阶段生长动力学研究的关系。通过对于对系列浓度的动力学研究获得了OA和OR生长机制的表观活化能数据,进一步探讨了理论上对OA生长具有显著影响的两个因素——颗粒浓度和表面包裹状态如何影响量子点的生长动力学。表观活化能的分析和表面状态的分析进一步揭露了在高分散的自由碰撞的纳米粒子生长体系,粒子在溶剂中的输运和碰撞后去除表面包裹进而结合的过程何者对量子点的OA生长起决定性作用。 其次,考察了不同温度范围的生长动力学与发光性质衍化规律。选取同一颗粒浓度的量子点在系列生长温度的生长动力学和发光性质进行研究,发现巯基乙酸包裹的CdS量子点在低于和高于90℃系列温度下的生长遵循完全不同的生长动力学,具有截然不同的发光性质衍化规律。研究表明不能将OA与OR混合生长看作两种机制的简单相加,不同温度范围生长条件下两种机制相互影响和作用的方式差异对于量子点微观结构有着完全不同的影响,进而导致不同的发光性质衍化规则。本工作进一步研究了表面包裹状态在生长过程中的衍化,揭示了温度敏感的吸脱附平衡的维持和破坏是量子点在低温和高温分别呈现OA-OR和OA+OR两种不同混合模式,进而决定OA产生的内部缺陷是消除还是保留的关键。 最后,考察了无机的强碱包裹剂和有机包裹剂对于颗粒作用的影响及其与生长机制的关系。笔者首先对前人的动力学表观活化能数据进行了总结和进一步的分析,指出由表面包裹性质诱导的颗粒作用特征是影响OA生长特征的关键。在这一思想的指导下,初步研究了不同pH值下量子点的生长动力学,以期对后续发光性质的研究提供有意义的指导。