[发明专利]一种半导体纳米晶及其制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种半导体纳米晶的制备方法，属于纳米材料技术领域。 

(二)背景技术

近几年来，具有远红外及近红外发光的纳米晶在生物检测中的应用引起了广大工作者的研究兴趣，这些纳米晶可以有效的减弱自身荧光对检测信号的影响，并且其激发波长和发射波长不被组织液(如水和血色素)所吸收。因此，具有红外探测能力的纳米晶在生物检测中有很好的应用前景。 

围绕着如何使用近红外发光纳米晶作为映象单元在生物领域的应用，当前主要有两个难题。第一，近红外纳米晶的合成技术没有很好的建立；其次，近红外纳米晶的毒性及不稳定性限制其应用。目前首要的问题是解决如何制备出具有超级稳定、超宽荧光发射光谱，从而能广泛应用于无线电传输中的光放大器和生物映像的稳定的近红外发光纳米晶的问题。 

目前，CdSe、CdTe等纳米晶的合成技术已比较成熟，尺寸形貌也得到了很好的控制，但是有些材料的纳米晶的合成仍存在很多问题，例如汞类化合物通常情况下在温度大于100度的有机相中极不稳定，很难找到可控的合成条件，同时对于形貌及尺寸可控、发光效率高、发光范围可调的半导体纳米晶也较难于得到。 

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种形貌及尺寸可控、发光效率高、发光范围可调的半导体纳米晶，同时还提供了一种此类纳米晶的制备方法，操作简单便于控制，降低了制备成本。 

本发明采用的技术方案如下： 

一种半导体纳米晶，组成如下：A_XB_1-XC，0＜x＜1，其中A为Cd或Zn，A为Cd时，B为Hg，C为Te；A为Zn时，B为Cd或Cu，C为Se。 

所述半导体纳米晶尺寸范围为2nm-8nm，发光效率可达20％以上；发光范围可调，如Cd_xHg_1-xTe纳米晶荧光发光范围为650nm-900nm，Zn_xCd_1-xSe的发光范围为480-520nm，Zn_xCu_1-xSe的发光范围为440nm-650nm。 

所述半导体纳米晶可通过以下方法制备： 

将CdTe或ZnSe纳米晶溶于反应溶剂中，以C4-C12的硫醇为稳定剂，然后与汞盐、镉盐或铜盐溶于有机溶剂的溶液充分作用，保持温度为20-100℃，即得所述A_XB_1-XC半导体纳米晶。加入的汞、镉或铜与CdTe或ZnSe的物质的量比为0.1-2∶1，稳定剂加入的体积量为纳米晶物质的量的5-10倍；汞盐、镉盐或铜盐溶于有机溶剂的溶液浓度为纳米晶在反应溶剂中浓度的20-100倍；所述有机溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇，所述反应溶剂为苯、甲苯、乙苯、二甲苯、正己烷或氯仿。 

所述的原料CdTe或ZnSe纳米晶的合成方法已经较为成熟，常规方法制得的即可。本方法是以简单的离子交换法来制备普通条件下难以合成的半导体纳米晶，使以往需要在高温等苛刻的条件下也难以控制的反应在室温下即可进行，非常简单，且成本很低。 

其中，所述汞盐可选择高氯酸汞、硝酸汞、醋酸汞或硫酸汞；所述的镉盐可为硝酸镉、醋酸镉、硫酸镉、氯化镉或磷酸镉；所述的铜盐可为硝酸铜、氯化铜或硫酸铜。所述的稳定剂优选十二烷基硫醇。 

当以ZnSe纳米晶为原料反应时，应注意需在惰性气体保护下进行。 

本方法制得的纳米晶与前驱体相比，形貌和尺寸无明显变化，吸收和荧光峰位均发生移动，其荧光强度无明显变化，发光效率较高。通过尺寸形貌控制纳米晶的发光，同时还可通过控制两种离子的比例使纳米晶的荧光覆盖可见-近红外区域或者在近红外区域，以达到应用于生物检测和光放大器的目的。在纳米晶形貌控制上主要是用于分支状和颗粒状的纳米晶制备。 

本发明相对于现有技术，有以下优点： 

本发明制得的半导体纳米晶尺寸、形貌可控，发光效率高，发光范围可根据需要调节。制备方法简单，条件容易控制可控，反应条件平和，成本低，值得推广。 

(四)附图说明

图1为CdTe纳米晶的电镜透射照片； 

图2为实施例1制得的半导体纳米晶的电镜透射照片； 

图3为实施例2制得的半导体纳米晶的电镜透射照片； 

图4为实施例3制得的半导体纳米晶的电镜透射照片；