CdS/ZnO纳米复合结构制备及荧光特性研究

为增强CdS纳米粒子的荧光强度,以及稳定性,研究了Cd,S不同质量比,有无稳定剂等条件下CdS纳米粒子的制备及荧光特性。在碱性条件下,利用水热法合成了CdS/ZnO的纳米复合结构,并对所有样品进行了XRD、荧光光谱和SEM表征。测试结果表明所制备的CdS纳米粒子和CdS/ZnO的纳米复合结构粒子成分单一且纯净;ZnO复合在CdS表面;在紫外光(328.5 nm)激发下,CdS/ZnO纳米复合结构的发射峰位于463 nm处,峰形窄而对称,CdS/ZnO纳米复合结构的荧光强度比CdS纳米粒子的荧光强度有显著增强,且CdS和ZnO物质量之比为1∶1条件下,荧光强度最高,其荧光效率比单一CdS纳米粒子高出11%。通过第一性原理计算结果表明,CdS能带结构中,Cd-4d,S-3p和Cd-5s能带分别由5条、3条和1条能级构成,对比不同轨道的分态密度强度,看出CdS的导带边主要由Cd-5s轨道贡献,而价带边主要由S-3p轨道贡献,能量在-7 eV附近的电子态主要由Cd-4d轨道贡献。而ZnO上价带主要由O-2p电子构成,靠近费米能级的价带区域则主要由Zn-3d电子贡献,在导带部分,主要来源于Zn-4s和O-2p电子。由于在两种材料的复合结构中Zn-3d电子的能级和S-3p电子的能级接近,存在着二型带阶结构使能带变窄,容易形成跃迁,减小电子-空穴的复合,从而促进复合结构荧光效率的提高。