| 摘 要： | 近年来,一维纳米材料已成为广泛的研究热点.其中,Ⅱ-Ⅵ族掺杂半导体发光材料是一个重要的研究方向.研究者已通过不同的方法合成ZnS或CdS基掺杂纳米发光材料,以期得到基质与发光中心之间有效的能量传递,以及控制基质本身的缺陷发光.溶剂热便是其中一种较新的合成方法,通过它可以在相对温和的反应条件下得到均一的、结晶度较高的产品,在硫化物纳米发光材料的合成方面具有一定的优势.本文以乙二胺为溶剂,采用溶剂热方法制备出CdS︰Mn纳米棒,并系统研究了反应温度、硫镉比和反应时间对CdS︰Mn纳米晶的结晶度和发光性质的影响.(1)反应温度的影响.当[Cd(CH3COO)2]=0.0278mol·L-1,[TAA](硫代乙酰胺)=0.0556mol·L-1,[Mn(CH3COO)2]=0.000278mol·L-1时,分别在130,190,220,230,250℃恒温反应10h.随着反应温度的升高,CdS︰Mn纳米晶的结晶度逐渐提高.因为Mn2+掺杂进入CdS晶格,CdS纳米棒沿[001]晶向的生长优势逐步减弱并最终消失.在130～220℃之间,样品的发光强度变化不大.在220℃以上,样品的发光强度随反应温度的升高而迅速降低.(2)硫镉比的影响.当[Cd(CH3COO)2]=0.0278mol·L-1,[Mn(CH3COO)2]=0.000278mol·L-1时,改变TAA的浓度,分别采用0.5︰1,1︰1,1.5︰1,2︰1的硫镉摩尔比,在130℃恒温反应10h.发现随着硫镉比的提高,CdS︰Mn纳米晶的结晶度逐渐提高.当反应物中硫过量时,晶格缺陷以及表面悬空键数量降低,产品的发光强度随硫镉比升高而逐步提高.(3)反应时间的影响.当[Cd(CH3COO)2]=0.0278mol·L-1,[TAA]=0.0556mol·L-1,[Mn(CH3COO)2]=0.000278mol·L-1时,分别在130℃恒温反应1.5,2.5,4,6,10h.当反应时间少于4h时,CdS︰Mn纳米晶的结晶度迅速提高;而在4～10h之间,产品的结晶度变化不大.TEM图像显示了CdS︰Mn纳米棒的形成过程,只有当反应时间达到4h以上时,才能得到棒状产品.随着反应时间的延长,产品的发光强度先急剧降低,而后略微升高,这可能与纳米棒形成过程中产生的大量表面态有关.通过发光性质的研究,发现CdS基质的缺陷发光得到很好的抑制,产品在室温下即具有绝对优势的Mn2+发光(593nm),归于Mn2+的d-d(4T1-6A1)跃迁.激发光谱表明,本文所讨论的样品均显示出CdS基质的宽吸收,CdS基质与发光中心Mn2+之间存在有效的能量传递.综合考虑产品的形状与发光性质,当采用2︰1的硫镉比,不需要任何其他添加剂,在130℃反应10h制得Mn2+掺杂浓度为1%的CdS纳米棒,其在593nm附近的发光强度较强.CdS︰Mn纳米棒在纳米尺度电子和光子设备中具有潜在的应用价值.
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