有机相硫化镉/碲化镉纳米晶超结构及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于纳米材料制备领域，更加具体地说，涉及一种相转移制备硫化領/蹄 化領纳米晶超结构的方法及其在光探测器件上的应用。
【背景技术】
[0002] 纳米晶（NCs)具有很强的尺寸效应、特殊的化学组成和优异的电学性质（[1] Alivisatos, A. P. Sciencel996, 271, 933-937. [2]Zhou, Y.；Yang,M.；Sun,K.；Tang, Z.； Kotov, N. A. J. Am. Qiem. Soc. 2010, 132, 6006-6013.)。然而，单个纳米晶之间的电子迁移 率极低，且不可能形成连续的电荷运输通路。因此，将单个的纳米晶组装成所需的纳米 晶超结构（NCsS)已成为目前的一大挑战。在纳米晶超结构中，纳米晶之间的电子禪合 抵消了其量子限域效应，同时会引起载流子迁移率的提高，送将有利于载流子连续运输通 路的形成（l!3]Vanmaeke化er曲,D. NanoToday2011, 6, 419-437.)，对于其送对于光伏器件 的研究具有重要意义（[4]Xue，D.J. ;Wang，J.J. ;Wang，Y.a ;Xin，S. ;Guo，Y.G. ;Wan，L. J.Adv. Mater. 2011,23,3704 - 3707. [5]Yang,H.Y. ;Son,D. I. ;Kim,T.W. ;Lee,J.M.; Park, W. 1.0 rg. Elechon. 2010, 11, 1313. [6]Gaponik, N. ;Rogach, A. L. Phys.化em.化em. Phys. 2010, 12, 8685-8693)。由于纳米晶超结构在新型纳米结构和纳米器件制备上具有的 巨大潜力，因此，纳米晶超结构已经吸引了越来越多的关注（[7化uynh，W.U. ;Dittmer，J. J.；Alivisatos, A. P. Science2002, 295, 2425-2427. [8]Murray, C. B.；Norris, D. J.； Bawendi, M. G. J. Am. Qiem. Soc. 1993, 115, 8706-8715.)。
[0003] 目前，已有科学家合成出了一些具有特殊形貌的纳米晶超结构，如纳米线、纳 米片、胶束等（[9]Nozik, A. J. ;Beard, M. C. sLuther, J. M. ;Law, M. ;Ellingson, R. J.; Johnson, J.C.Qiem. Rev. 2010, 110, 6873-6890. [10]加o,C.X. ;Yang,H.B.;化eng, Z.M.; Lu, Z. S. ;Song, Q. L. ;LiC. M. Angew. Qiem. Int. Ed. 2010, 49, 3014-3017. [ll]Nikolic, M. S.；01sson, C.；Salcher, A.；Kornowski, A.；Rank, A.；Schubert, R.；F愤m-sdo戍A.； Weller，H. ; F6rsKr，S.Angew.Chem.Int. Ed. 2009,48,2752-2754.)〇在众多已有的 纳米结构结构中，Kotov等人报道了一种带状的纳米晶超结构（[12]S;rivastava, S.; Santos, A.；Critchley, K.；Kim, K. S.；Podsiadlo, P.；Sun, K.；Lee, J.；Xu, C. L.； Lilly，G. D. ;Glotzer，S.C. ;Kotov, N. A. Science2010, 327,1355-1359.)，该纳米带若 作为沟通电子、光电、电化学和纳米器件等领域的功能单元将会发挥巨大的作用（[13] Xia, Y.；Yang, P.；Sun, Y. ;Wu, Y.；Mayers, B.；Gates, B.；Yin, Y.；Kim, F.；Yan, H. Adv. Mater. 2003, 5, 353-389.)。然而，Kotov等人是在水相中制备出送种带状纳米晶超结构的， 难W与非极性的有机聚合物形成互溶的混合物，从而无法有效地在NCsS/聚合物界面上实 现激子分离，送就限制了其在光电领域的应用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过相转移制备硫化領/蹄化 領（CdS/CdTe)纳米晶超结构的方法，并研究了其在光探测器件的应用。在本发明技术方案 中，CdTeNCsS通过相转移发生结构转变后，在有机相中与聚合物形成共混物，进而有效地在 NCsS/聚合物界面上实现激子分离，从而可W用于光探测器件的制备。
[0005] 本发明的技术目的通过下述技术方案予W实现：
[0006] 有机相硫化領/蹄化領纳米晶超结构及其制备方法，按照下述步骤进行：
[0007] 将W琉基己酸为配体的水相硫化領/蹄化領纳米晶超结构加入到十六烷基H甲 基漠化倭（CTAB)的氯仿溶液中，静置后水相中的硫化領/蹄化領纳米晶超结构转移到氯仿 中，即得到有机相硫化領/蹄化領纳米晶超结构。
[000引在上述制备过程中，上层水相中的CdS/CdTeNCsS转移至下层氯仿溶液中，使用分 液漏斗收集下层的氯仿溶液，获得了一种具有新型纳米结构有机相中的CdS/CdTeNCsSd
[0009] 在上述制备过程中，选择3. 0-4.Og十六烷基H甲基漠化倭溶解在IOOmL氯仿中， 形成十六烷基H甲基漠化倭的氯仿溶液。
[0010] 在上述制备过程中，选择静置时间至少地，优选4一化。
[0011] 上述有机相硫化領/蹄化領纳米晶超结构在光探测器件中的应用。
[0012] 在上述应用方案中，所述有机相硫化領/蹄化領纳米晶超结构和聚3-己基喔吩混 合W得到均一的溶液，再W溶液旋涂W得到复合膜，选择在激光刻蚀的微电极上进行复合 膜旋涂。
[0013] 在上述应用方案中，所述有机相硫化領/蹄化領纳米晶超结构为依据本发明制备 方法制备的，经过转移得到的分散在氯仿中的硫化領/蹄化領纳米晶超结构。
[0014]在上述应用方案中，所述聚3-己基喔吩（P3HT)、有机相硫化領/蹄化領纳米晶超 结构的质量比为（1 一2) : (3 - 4)，优选（1. 2 - 1. 5) ; (3. 5 - 3.8)。选择将两者溶解均匀 分散中氯仿溶剂中，或者分别溶解均匀分散在氯仿中，再将氯仿混合均匀。
[0015] 如附图1所示，发光CdS/CdTe带状NCsS在相转移过程中其拓扑结构发生转变的 示意图，使原本僵直的NCsS结构变得柔顺而疏松，最终得到可用于制备光探测器件的有机 相NCsSd如附图2-5所示，NCsS分别在水相中束状超结构和氯仿相中束状超结构，从图 中可W看到NCs在自组装过程中形成束状NCsS,转移至有机相后会变成柔顺而疏松的结构 (即相转变获得的有机相的NCsS由许多纳米带结构形成）。经过英光测试（即水相和有机 相中的NCsS的光致发光），水相中英光明显减弱，而氯仿相中有明显的英光增强，表明NCsS 已成功转移至氯仿相中。利用邸S检测有机相NCsS纳米束样品的成分，CcUTe、S的原子含量 百分比为48. 7:1. 7:49.6,表明琉基己酸释放的硫离子替代了CdTe中的Te元素。从图6-8 中可W看出，基于有机相NCsS的光探测器件表现出了较大的开关比（100)和光敏性，同时， 该器件在不同的光强下均具有良好的响应性（光开关制备参见文献；BeatrizHi^ristian K,HorstW,Quantumdotattachmentandmorphologycontrolbycarbonnanotubes,nano letters, 2007, 7(12):3564-3568)O
[0016] 在本发明技术方案中，首先W琉基己酸灯GA)为配体合成水溶性的发光CdS/CdTe 带状NCsS,随后通过相转移使NCsS的相拓扑结构发生转变（原本僵直的NCsS结构变得柔 软而疏松），最后有机相中的NCsS与聚3-己基喔吩（P3HT)共混制备有机-无机复合光探 测器件。所得到的有机相的CdS/CdTeNCsS英光效率较高，且光化学性质稳定，对于光探测 器件、光开关的制备具有重要意义，此外，本发明易操作、用时短、产率高，适合于大规模生 产。
【附图说明】
[0017]图1为NCsS在相转移过程中其拓扑结构发生转变的示意图。
[001引图2为