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第35卷第5期 人 工 晶 体 学 报 Vol .35 No .5 2006年10月 JOURNAL OF SY NTHETI C CRYST ALS Oct ober,2006 CdS 纳米晶的制备及其荧光研究许荣辉1,2,汪勇先1,徐万帮1,2,尹端 1(1.中国科学院上海应用物理研究所放药中心,上海201800;2.中国科学院研究生院,北京100039)摘要:以醋酸镉、L 2半胱氨酸为主要原料,采用水热法制备了尺寸小于10n m 、具有强光致荧光的纤锌矿结构CdS 半导体纳米晶。
水热法可以将晶核形成与晶体生长阶段较好地分开,加之提供的高温熟化条件,可以得到粒度小而均匀、结构良好的纳米晶。
用高分辨透射电镜(HRTE M )、XRD 对产品的晶体大小、结构进行了详细地表征,分析了影响纳米晶尺寸的因素,用相关性较好的荧光激发与发射光谱研究了硫化镉纳米晶的光致荧光性能。
制备的硫化镉(CdS )纳米晶结构良好、粒度均匀、荧光激发专一,最大激发波长在338n m,其发射荧光的波长位于419n m,发射强度大。
关键词:CdS 纳米晶;水热法;荧光;量子点中图分类号:O649 文献标识码:A 文章编号:10002985X (2006)0521007205Study on Syn thesis and Fluorescen t Property of CdS Nanocryst a lsXU R ong 2hui 1,2,WAN G Yong 2xian 1,XU W an 2bang 1,2,YI N D uan 2zh i 1(1.Radi ophar maceutical Centre,Shanghai I nstitute of App lied Physics ,Chinese Academy of Science,Shanghai 201800,China;2.Graduate School of the Chinese Acade my of Sciences,Beijing 100039,China )(Received 5A pril 2006,accepted 20June 2006)Abstract:The p reparati on of high 2quality CdS se m iconduct or nanocrystallites of wurtzite structure is described .Crystallites about 10nm in dia meter with consistent crystal structure and a high degree of monodis persity were synthesized using cad m ium acetate dehydrates and L 2cysteine as p recurs ors via hydr other mal method,which separates nucleati on stage fr om gr owth stage and favors for m ing of nanocrystals with perfect structure after O st w ald ri pening p r ocess and sufficiently structural adjust m ent .H igh sa mp le quality results showed in shar p fluorescence excitati on at 338nm in wavelength and str ong phot olu m inescence e m issi on at 419nm in wavelength .The crystallite structure was characterized by a combinati on of trans m issi on electr on m icr oscopy (TE M ),high res oluti on trans m issi on electr on m icr oscopy (HRTE M ),X 2ray powder diffracti on (XRD )s pectru m.Para meters influencing sizes and phot olu m inescence are discussed .Key words:CdS nanocrystallites;hydr other mal method;phot olum inescence;quantu m dots 收稿日期:2006204205;修订日期:2006206220 基金项目:国家自然科学基金(No .20501022);中国科学院知识创新工程(No .JCX I 2S W 208)资助项目。
cds的晶面间距1.引言在固体物理学中，晶体的晶面间距是一个重要的研究对象。
晶面间距指的是晶体中相邻两个晶面之间的距离，它直接影响着物质的性质和行为。
本文将重点探讨Cadmium sulfide（CDS）这一半导体材料的晶面间距，通过研究其结构和性质，揭示其在材料科学和电子学领域中的潜在应用。
2. CDS材料概述Cadmium sulfide（CdS）是一种重要的半导体材料，具有宽禁带宽度（2.42 eV），优异的光电性能和化学稳定性。
它可以通过多种方法合成，如溶液法、气相法和固相法等。
CdS具有多种结构形式，包括立方相、六方相和四方相等。
3. CDS晶面结构CdS具有立方结构，在该结构中，Cd原子位于立方格点上，S原子位于八面体空隙中。
根据布拉维格矢量理论可以计算出不同晶面之间的间距。
4. CDS晶面间距的影响因素晶面间距受多种因素影响，如生长方法、温度、压力、组分等。
不同生长条件下获得的CdS晶体，其晶面间距可能存在差异。
5.晶面间距对CDS性质的影响晶面间距对CdS的性质有很大影响，如光学性能、电学性能、磁性能等。
研究晶面间距对揭示CdS的潜在应用具有重要意义。
6.研究方法研究CdS晶面间距的方法主要包括X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等。
通过这些手段，可以精确测量晶面间距，并为优化CdS材料性能提供指导。
7.应用前景CdS晶体在光电子器件、光催化、传感器、太阳能电池等领域具有广泛的应用前景。
了解其晶面间距对性能的影响，有助于指导实际应用中CdS材料的制备和优化。
8.总结本文对CdS晶面间距进行了详细的探讨，从CdS材料的概述、晶面结构、影响因素、性质及应用等方面进行了分析。
通过对CdS晶面间距的研究，为制备高性能的CdS材料提供了理论依据。
在今后的研究中，还需进一步深入探讨CdS晶面间距与其性能之间的关系，以期为实际应用中CdS材料的优化提供更多指导。
CdS 纳米棒的制备、表征及其形成机理陈书堂张小玲*侯晓淼周琦(北京理工大学理学院化学系,北京100081)摘要：以三辛基膦(TOP)为单一配位溶剂,二水合乙酸镉和硫粉为前驱体,用高温热解的方法制备CdS 纳米棒.通过X 射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、紫外-可见(UV -Vis)分光光度计、荧光(PL)光谱、傅里叶变换红外(FTIR)光谱和核磁共振磷谱(31P NMR)等方法对样品的结构、形貌和光学特性进行了表征.考察了前驱体Cd/S 摩尔比和反应物浓度对硫化镉纳米结构的影响.实验结果表明,该法制备的CdS 纳米棒为纤锌矿结构,直径为4.0nm,长度为28.0nm,沿[001]方向择优生长,具有量子限域效应.同时,对CdS 纳米晶的形成机理进行了初步的探讨.关键词：纳米棒;硫化镉;三辛基膦;合成;荧光中图分类号：O649Synthesis,Characterization and Formation Mechanism of CdS NanorodsCHEN Shu -TangZHANG Xiao -Ling *HOU Xiao -MiaoZHOU Qi(Department of Chemistry,School of Science,Beijing Institute of Technology,Beijing100081,P.R.China )Abstract ：CdS nanorods were successfully synthesized by pyrolysis using trioctylphosphine (TOP)as a coordinatingsolvent.For this pyrolysis,cadmium acetate dihydrate and sulfur powder were used as the cadmium source and sulfur source,respectively.The structure,morphology,and optical properties of the prepared samples were characterized by X -ray diffraction (XRD),transmission electron microscopy (TEM),high -resolution transmission electron microscopy (HRTEM),ultraviolet -visible (UV -Vis)spectroscopy,photoluminescence (PL),Fourier transform infrared (FTIR)spectroscopy,and nuclear magnetic resonance (NMR)31P spectroscopy.The effects of different molar ratios of Cd -to -S and the reaction concentrations on the morphology and size of the CdS nanostructures were investigated.The results indicated that the wurtzite CdS nanorods,with a typical diameter of 4.5nm and a length of up to 28.0nm,had a preferential [001]growth direction and displayed a quantum confinement effect.We also proposed a possible forma -tion mechanism for the CdS nanocrystals based on the experimental results.Key Words ：Nanorods;Cadmium sulfide;Trioctylphosphine;Synthesis;Photoluminescence[Article]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.-Chim.Sin .,2010,26(2)：511-514一维半导体纳米晶不同于块材的奇特电学和光学性质,在发光二极管[1-4]、高效太阳能电池[5-8]、量子点微型激光器[9-11]和基于光致发光的多色生物标签[12-14]等领域有巨大的应用前景,因此,合成一维半导体纳米晶已成为近年来人们研究的热点.一维半导体纳米晶的制备方法可分为物理法和化学法.一般的物理方法需要精密昂贵的大型设备和极端苛刻的实验条件.相比而言,化学法则具有易于操作、价格低廉和简单有效的特点.目前制备一维半导体纳米晶的液相化学方法主要有:溶剂热法[15]、液晶模板法[16]、聚合物辅助生长[17]、电化学沉积法[18]、气相沉积法[19]、部分阳离子交换的方法[20]和胶体化February Received:July 17,2009;Revised:November 23,2009;Published on Web:December 22,2009.*Corresponding author.Email:zhangxl@;Tel:+86-10-88875298.The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (0975012)and Program of Introducing Talents of Discipline to Universities,China (B07012).国家自然科学基金(20975012)和高等学校学科创新引智计划(B07012)资助项目鬁Editorial office of Acta Physico -Chimica Sinica511Acta Phys.-Chim.Sin.,2010Vol.26学法[21-27]等.自从1993年Murray等[21]报道胶体化学法制备半导体纳米晶以来,该法成为目前应用最广泛的方法.例如,Peng等[23]最早利用己基亚磷酸与镉原子较强的配位能力来辅助合成CdSe纳米棒; Cheon等[24]利用十八胺作为配体高温分解单分子前驱体合成了直径大于6nm的CdS纳米棒;Prashan 等[25]利用配体对CdSe团簇的配位能力不同而合成CdSe纳米线.为使一维半导体纳米晶的制备和形成机理研究起来更为方便,人们力图在合成过程中使用尽可能少的配位溶剂.本文以三辛基膦为单一配位溶剂,醋酸镉和硫粉作为前驱体,成功合成了CdS纳米棒.该制备工艺不仅简单高效,而且容易推测CdS纳米棒的形成和生长机理.1实验部分1.1试剂、仪器及测试条件三辛基膦(TOP,90%)购自Alfa Aesar公司,二水合醋酸镉(分析纯,98%),硫粉(99.5%),甲苯(99.8%),无水甲醇(99.9%)和无水乙醇(99.7%)均购自北京化学试剂公司,所有试剂未经进一步纯化.纳米晶结构通过X射线衍射仪(D/MAX2400,日本Rigaku公司)进行分析;纳米晶的形貌与尺寸大小用透射电子显微镜(FET TECNAI F30,荷兰FEI公司)进行表征与分析;并采用紫外-可见分光光度计(PE Lambda35,美国PE公司),荧光光度计(F-4500,日本日立公司)和傅里叶变换红外光谱仪(Bruker Equiinox55,德国Bruker公司)在室温下测试其光学性质.反应物的磷谱用核磁共振光谱仪(Bruker A VANCEII,德国Bruker公司)在频率为400MHz下分析.1.2CdS纳米棒的合成将0.15mmol(40.0mg)的醋酸镉与3mL TOP加入到25mL的三口颈瓶中,在氮气保护和剧烈的磁力搅拌下加热至260℃,恒温5min,用注射器慢速(0.5mL·min-1)加入硫溶液(24.0mg硫粉溶解在1 mL TOP中).在此温度下反应5min后,溶液颜色由无色透明变为浅黄色,然后逐渐变为橙黄色,分别在不同反应时间间隔取样进行动力学测试.反应4h 后停止加热,待溶液冷却至室温后,加入一定体积的无水甲醇,使CdS纳米晶沉降,在6000r·min-1下离心,用无水乙醇洗涤CdS纳米晶5次后,将CdS纳米晶分散在甲苯中,密闭干燥保存.2结果与讨论2.1CdS纳米棒的结构和形貌实验考察了Cd/S配比对所制备CdS纳米晶形貌和结构的影响.在反应过程中,保持其它条件不变,只改变镉的量,观察所形成纳米晶的形貌和结构.图1为不同Cd/S摩尔比下制备的CdS纳米晶透射电镜图.从图1中可以看出,Cd/S摩尔比为2∶1和1∶1时,容易得到枝状的CdS纳米晶;当Cd/S配比减小到1∶5时,可以得到单分散的棒状CdS纳米晶.我们认为,在反应初期,随着Cd/S摩尔比的减小,由于CdS生长晶核数较少,每个CdS生长晶核平均可接受的CdS生长基元较多,这与合成CdSe 纳米棒的报道相似[26].因此,Cd/S摩尔比对CdS纳米晶的形貌有很大影响.为了制备更大长径比的CdS纳米棒,将Cd和S 前驱体的量各减少一倍(20mg醋酸镉和12mg硫粉),反应4h后得到直径为4.5nm,长度为28.0nm 的CdS纳米棒(图2a).从对应的高分辨透射电镜图(图2b)中可以看到清晰的CdS晶格条纹,垂直于生长方向的晶格条纹间距为0.335nm,这与纤锌矿CdS的(002)晶面间距一致[28],证明CdS纳米棒沿图1加入不同Cd/S摩尔比得到的CdS样品的TEM照片Fig.1TEM images of the as-prepared CdS sample with different molar ratios of Cd-to-Sn Cd/n S:(a)2∶1,(b)1∶1,(c)1∶5512No.2陈书堂等：CdS 纳米棒的制备、表征及其形成机理[001]方向生长.图2c 为该样品对应的XRD 谱图.谱图中出现的各晶面衍射峰的位置均与CdS 六方纤锌矿构型的JCPDS 标准卡片(41-1049)的衍射峰位置相符.(002)晶面对应的衍射峰比较尖锐,进一步证明了CdS 纳米棒沿[001]方向择优生长.2.2CdS 纳米棒的光学特性实验考察了所制备CdS 纳米棒的吸收光谱和荧光光谱.图3a 为CdS 纳米棒分散于甲苯中的紫外-可见吸收光谱,由图3a 可见,CdS 纳米棒在447nm 处有明显的吸收峰,相对于CdS 块体材料515nm 的特征吸收峰有68nm 的蓝移,这是由于纳米棒的量子限域效应引起的[27].图3b 给出了CdS 纳米棒样品的荧光发射谱图.谱图中有两个发射峰,其中位于466nm 处的发射峰属于带隙发射,是由于电子-空穴对复合引起的;位于606nm 处的发射峰属于表面态发射,是由表面结构缺陷引起的[29].图3c 为红外光谱,通过分析表明,CdS 纳米棒的表面吸附了三辛基膦分子.2.3CdS 纳米晶的形成机理探讨硫粉和三辛基膦在室温下超声或者搅拌即可生成三辛基硫化膦(TOPS),其31P 核磁共振谱图在48.5303出现一单峰(见Supporting Information,附图1,可从物理化学学报网站 免费下载),表明制备的三辛基硫化膦比较纯,无其它三辛基膦的衍生物生成.将三辛基硫化膦在260℃下加入到镉的前驱体中,CH 3COO -Cd 作为镉离子的路易斯酸易于与富电子的三辛基硫化膦配位,生成过渡态复合结构CH 3COO -Cd -S -P(CH 3)(见反应(1)).CH 3COO -Cd 与三辛基硫化膦配位后减弱了硫磷键[30-31],会导致硫磷键的断裂,生成过渡态复合结构CH 3COO -Cd -S,如反应(2)所示.260℃下反应5min 后,溶液颜色由无色透明变为淡黄色,表明有CdS 单体生成(见反应(3)).在该温度下反应4h 后取样进行31P 核磁共振测试发现,31P 核磁共振图谱(见Supporting Information,附图2)主要在-30.671、32.661、34.832、48.524、49.057和57.455有峰出现,其中-30.671和48.524处的峰分别对应三辛基膦和三辛基硫化膦.对纯的三辛基氧化膦(TOPO)进行31P 核磁共振测试发现在49.112处有一单峰(见Supporting Information,附图3),和附图2中49.057图3CdS 纳米棒的紫外-可见光吸收谱图(a),荧光发射谱图(b)和傅里叶变换红外光谱图(c)Fig.3Optical absorption (a),photoluminescence (b),and FTIR (c)spectra of CdS nanorodspreparation condition:20mg cadmium acetate in 3mL TOP and 12mg S powder in 1mL TOP reacting at 260℃for 4h图2CdS 纳米棒的TEM 照片(a),相应的HRTEM 照片(b)和X 射线衍射图(c)Fig.2TEM image of the as -prepared CdS nanorods (a),corresponding HRTEM image (b)and XRD pattern (c)preparation condition:20mg cadmium acetate in 3mL trioctylphosphine (TOP)and 12mg S powder in 1mL TOP reacting at 260℃for 4h513Acta Phys.-Chim.Sin.,2010Vol.26处的峰基本一致,表明反应过程中有三辛基氧化膦生成,具体反应方程如反应(4)所示.结合PbSe纳米晶[30]的形成机理,提出与此类似的CdS纳米晶形成机理:3结论利用三辛基膦作为配位溶剂,控制Cd/S摩尔比和浓度制备出具有纤锌矿结构的单分散CdS纳米棒,该工艺简单高效,能够用于其他无机纳米材料的大批量制备.另外,在反应过程中只加入三辛基膦作为单一表面活性剂,有利于探索CdS纳米晶的形成和生长机理.Supporting Information Available free of charge at http://www. .References1Duan,X.;Huang,Y.;Cui,Y.;Wang,J.;Lieber,C.M.Nature, 2001,409:662Kazes,M.;Lewis,D.Y.;Ebenstein,Y.;Mokari,T.;Banin,U.Adv.Mater.,2002,14:3173Coe,S.;Woo,W.K.;Bawendi,M.G.;Bulovic,V.Nature,2002, 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cds晶体结构一、引言CDs（Cyclodextrins）是一类重要的环糊精分子，具有良好的水溶性和生物相容性，广泛应用于药物、食品、化妆品等领域。
其中，α-CD、β-CD和γ-CD是最常见的三种，其晶体结构也得到了广泛研究。
二、α-CD晶体结构1. α-CD简介α-CD是由6个葡萄糖分子组成的环状分子，具有13个羟基。
它可以形成稳定的包合物，包括药物、香料、染料等。
2. α-CD晶体结构特点α-CD晶体属于P2_12_12_1空间群，每个晶胞中有两个分子。
其晶胞参数为a=11.7 Å, b=17.9 Å, c=7.9 Å。
每个α-CD分子都与四个相邻的α-CD分子形成氢键作用，并形成了六元环通道。
3. α-CD晶体结构应用α-CD可以作为药物包合剂，用于提高药物水溶性和稳定性。
同时，它还可以用于制备食品添加剂和化妆品原料。
三、β-CD晶体结构1. β-CD简介β-CD也是由6个葡萄糖分子组成的环状分子，具有14个羟基。
它可以形成稳定的包合物，包括药物、香料、染料等。
2. β-CD晶体结构特点β-CD晶体属于P2_12_12_1空间群，每个晶胞中有一个分子。
其晶胞参数为a=17.9 Å, b=17.9 Å, c=7.9 Å。
每个β-CD分子都与七个相邻的β-CD分子形成氢键作用，并形成了六元环通道。
3. β-CD晶体结构应用β-CD可以作为药物包合剂，用于提高药物水溶性和稳定性。
同时，它还可以用于制备食品添加剂和化妆品原料。
四、γ-CD晶体结构1. γ-CD简介γ-CD也是由6个葡萄糖分子组成的环状分子，具有17个羟基。
它可以形成稳定的包合物，包括药物、香料、染料等。
2. γ-CD晶体结构特点γ-CD晶体属于P2_12_12_1空间群，每个晶胞中有两个分子。
其晶胞参数为a=18.3 Å, b=18.3 Å, c=13.9 Å。
CDS碳量子点概述CDS碳量子点是一种新型的碳基材料，具有优异的光电性能和潜在的应用前景。
碳量子点（Carbon Dots，简称CQDs）是一类尺寸小于10纳米的碳纳米材料，具有许多独特的特性，如荧光、电化学和光电性能等。
CDS碳量子点是由硫化碳（Carbon Disulfide）合成的碳量子点，其在荧光材料、生物成像、光电子器件等领域具有广泛的应用前景。
合成方法CDS碳量子点的合成方法多种多样，常见的方法包括溶剂热法、微波法、水热法等。
下面以水热法为例，介绍CDS碳量子点的合成过程：1.准备硫化碳溶液：将硫化碳溶解在适量的溶剂中，如水或有机溶剂。
溶液中的硫化碳浓度越高，合成的CDS碳量子点的荧光强度越高。
2.加热反应：将硫化碳溶液加热至一定温度，常见的反应温度为100-200摄氏度。
加热的过程中，溶液中的硫化碳会发生裂解和聚合反应，生成碳量子点。
3.调控反应条件：在反应过程中，可以通过调节温度、反应时间、溶剂种类等参数来控制CDS碳量子点的大小、形状和荧光性能。
4.分离和纯化：将反应溶液中的CDS碳量子点通过离心、过滤等方法分离出来，并用纯溶剂进行洗涤和纯化，去除杂质。
5.表征分析：通过透射电子显微镜（TEM）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、荧光光谱等技术对合成的CDS碳量子点进行表征和分析，确定其大小、形状、结构和荧光性能等。
特性与应用CDS碳量子点具有以下几个重要的特性和应用潜力：1. 荧光性能CDS碳量子点具有宽波长荧光发射特性，其发射峰位于可见光区域。
荧光强度和发射峰可以通过调节合成条件来实现。
CDS碳量子点在荧光探针、生物成像、光电子器件等领域具有广泛的应用前景。
2. 生物兼容性CDS碳量子点具有优异的生物兼容性，可以在生物体内进行成像和治疗。
由于其尺寸小、荧光性能好、毒性低等特点，CDS碳量子点在生物医学领域具有重要的应用潜力，如生物成像、药物传递、癌症治疗等。
3. 光电子器件CDS碳量子点在光电子器件中可以作为荧光材料、光电转换材料等。
从Cu2S到Cu（I）掺杂CdS纳米晶的可控离子交换法制备及光学、电学性September 2015 | Vol.58 No.9693Science China Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2015SCIENCE CHINA MaterialsARTICLES/doc/794892257.html,/doc/794892257.html,Published online 14 September 2015 | doi: 10.1007/s40843-015-0080-zSci China Mater 2015, 58: 693–703From Cu 2S nanocrystals to Cu doped CdS nanocrystals through cation exchange: controlled synthesis, optical properties and their p-type conductivity researchJian Liu 1, Yuheng Zhao 1, Jialong Liu 2, Shouguo Wang 3, Yan Cheng 4, Muwei Ji 1, Yuanmin Zhou 1, Meng Xu 1, Weichang Hao 2 and Jiatao Zhang 1*1Beijing Key Laboratory of Construction-Tailorable Advanced Functional Materials and Green Applications, School of Materials Science & Engineer-ing, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China 2Department of Physics, Beihang University, Beijing 100191, China 3Department of Materials Physics and Chemistry, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 4 Laboratory of Chemical Biology, Changchun Institute ofApplied Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130022, China *Corresponding author (email: zhangjt@/doc/794892257.html,)Along this direction, Cu(I) and Ag (I) ions could act as het-erovalent dopants and control both optical and electronic impurities properties of II-VI NCs [6–11]. However, the common problem to be encountered in the case of Cu-doped semiconductor NCs is the oxidation state of Cu ions and induced stable p-type conductivity [12,13]. Evidence from several reports showed that both Cu(I) and Cu(II) ions were stable in the oxidation state, which results in the difficulty in defining the Cu doping locations and estab-lishing the mechanism of Cu luminescence [10–15]. For instance, some reports verified that sulfide could reduce Cu(II) to Cu(I) ions by electron paramagnetic resonance (EPR) measurement in CdS and ZnS hosts, which establish that Cu(I) can be the stable oxidation state [11,14]. There-fore, in order to get substitutional Cu(I) doping in II-VI NCs with higher purity, we chose stoichiometric Cu 2S NCs as starting materials and took advantage of cation exchange between them and Cd 2+ ions to get Cu(I) doped CdS NCs. Copper sulfide includes many solid phases known as CuS, Cu 1.8S, Cu 1.96S and Cu 2S, because of the common co-existence of Cu(II) and Cu(I) ions [16,17]. They have been identified as p-type semiconductor materials, because of copper vacancies in their crystal lattice [18]. The synthesis of their monodisperse NCs with high pure phase is neces-sary for their further optical, electronic applications. How-ever, Cu 2S NCs are prone to form mixed phases as previous reports, which limit their electronic applications [17,19]. CdS is an important II-VI semiconductor material with bulk band gap of 2.4eV . Due to the self-compensation ef-Heterovalent doping represents an effective method to con-trol the optical and electronic properties of semiconductor nanocrystals (NCs), such as the luminescence and electronic impurities (p -, n -type doping). Considering the phase struc-ture diversity, coordination varieties of Cu atoms in Cu 2S NCs, and complexity of Cu doping in II-VI NCs, monodisperse Cu 2S NCs with pure hexagonal phase were synthesized firstly. Then through cation exchange reaction between Cd ions and well-defined Cu 2S NCs, dominant Cu(I) doped CdS NCs were produced successfully. The substitutional Cu(I) dopants with controllable concentrations were confirmed by local atom-spe-cific fine structure from X-ray absorption near edge structure (XANES), extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectroscopy, elemental analysis characterizations from X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and the electron spin res-onance (ESR) measurement. The dominant and strong Cu(I) dopant fluorescence was verified by their absorption and pho-toluminescence (PL) spectra, and PL lifetime. Finally, the band positions and the p -type conductivities of the as-prepared Cu 2S and Cu(I) doped CdS NCs were identified by ultraviolet photo-electron spectroscopy (UPS) measurements. The high monodis-persity of NCs enables their strong film-scale self-assembly and will hasten their subsequent applications in devices.INTRODUCTIONDoping transition metal ions into II-VI semiconductor nanocrystals (NCs), by the intentional insertion of impu-rities, such as Mn, Cu and Ag ions, has garnered enormous interests in the past two decades. They have exhibited the advantages such as tunable emission, large Stoke shifts, thermal stability, andhigher excited state lifetime [1–6].。
CdS纳米晶敏化ZnO阵列的制备及其性能研究摘要：无机纳米半导体材料制备方法简单廉价,且由于其特殊的尺寸效应及其较大的消光系数,成为一种可取代有机染料分子的光敏材料。
本论文中,我们分别制备了CdS,敏化ZnO纳米棒阵列薄膜电极,并研究了复合电极的光电化学性能。
关键词：ZnO纳米棒阵列，染料敏化，ZnO致密膜，核壳结构1.引言染料敏化纳米晶太阳能电池(简称:DSSCs电池)从1991年被提出以来,就一直受到人们的广泛关注。
目前,DSSC电池的转换效率己经超过了10%,由于它的高转换效率,近些年引起了科学家们的极大兴趣。
然而,DSSC也存在很多难以解决的问题:1.染料性质不稳定,在高温及光照下易分解;2.染料在电解液中易脱落;3.染料价格昂贵,难以制得。
基于DSSCs的这些问题,研究人员提出了无机半导体敏化太阳能电池的概念,它与DSSCs太阳能电池的工作原理相同,只是采用无机半导体做吸光材料,避免了染料不稳定，制备复杂等缺点,成为目前太阳能电池的研究热点。
在敏化电池中,采用合适的n型材料对电池的性能起着至关重要的作用。
一维ZnO纳米棒阵列由于它良好的光电化学性质常被用于太阳能电池中,ZnO纳米棒阵列为光生电子传递到导电基底提供了一条直接的路径,且其具有较大的表面积,增加太阳光的捕获,从而提高转换效率"制备ZnO阵列的方法有很多种,如有机金属化学气相沉积法、热蒸发法、电化学沉积法、溶液沉淀法以及模板生长法等,这些方法所需要的条件都非常严格,甚至还需要选用催化剂来合成纳米棒。
相比于这些方法,水热法合成ZnO纳米棒阵列所需要的试剂便宜,所需的温度较低,是一种很好的制备ZnO阵列的办法。
CdS是一种重要II一IV族无机半导体材料。
纳米CdS具有独特的光电性能及显著的量子尺寸效应,因而在生物探针、太阳能电池、光催化及其他光电子元器件等方面有着广泛的用途。
CdS的带隙为2.4eV,在可见光区具有优良的光学吸收性能,因此被广泛的应用于薄膜太阳能电池及敏化太阳能电池的研究"将CdS制成薄膜的方法很多,如物理气相沉积(PVD)、金属有机物气相沉积(MOCVD)、封闭空间升华一凝华法(Css)、化学水浴法(CBD)、丝网印刷法(SP)、化学气相输运法(CVTG)和电沉积法(ED).其中化学浴应用最广泛的,具有可控性好、均匀性好、成本低等特点。
