CN103887152A - 一种半导体中异价金属离子掺杂的方法 - Google Patents

一种半导体中异价金属离子掺杂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种半导体中异价金属离子掺杂的方法,属于半导体纳米材料的绿色制备及光电性能调控领域。所述方法包括:将油酸、油胺加入到异价金属M的硫属化合物MxXy纳米颗粒溶胶中,搅拌均匀,得到混合物a;将混合物a中再加入镉盐的甲醇溶液,搅拌均匀,得到混合物b;将混合物b加入膦配体,于30~80℃搅拌反应2h~4h,洗涤离心,得到沉淀物c,将所得沉淀物c分散到非极性有机溶剂中,得到异价掺杂的半导体。所述方法操作简单,低温下在溶剂中实现半导体光电纳米材料中异价金属离子的有效取代性掺杂,并实现了对半导体纳米材料的发光性质,p、n型导电类型的调控,应用领域广泛。

Description

一种半导体中异价金属离子掺杂的方法
技术领域
本发明涉及一种半导体中异价金属离子掺杂的方法,属于半导体纳米材料的绿色制备及光电性能调控领域。
背景技术
半导体纳米晶具有与体材料不同的量子尺寸效应、量子限域效应、表面及界面效应等许多奇异特性,具有优越的发光及光电转换性能。II-VI族基半导体纳米晶及复合纳米晶的能带调控横跨紫外、可见及近红外区的全波段,是优良的发光二极管、高迁移率晶体管、热/红外探测、光电导以及太阳能电池材料。半导体之所以能被广泛应用在今日的光电世界中,凭借的是在其晶格中植入杂质改变其电性,优化半导体纳米晶体的光、电、磁特性,是高效率发光器件、太阳能电池、稀磁自旋电子器件等新型光电子器件制造的材料前提。因此,半导体纳米晶要实现在上述纳米器件中的应用,必须先解决纳米晶的掺杂这一关键的科学问题。在过去几十年内,半导体胶体纳米晶的尺寸、形貌、单分散性的精确调控已获得长足发展,有效掺杂成为目前半导体纳米晶的光电应用急需解决的问题。早在1996年,Alivisatos AP就提出要实现半导体纳米晶的广泛应用,必须先解决掺杂问题。2006年,Dalpian GM等应用动力学原理发现,纳米晶体积越小,杂质能级越深,掺杂需要的能量越大,掺杂越困难,导致纳米晶体难以掺杂的“自净化”(Self-purification)问题。表面掺杂(Surface doping)以及间隙位(Interstitial doping)掺杂的杂质原子易迁移到表面,降低实际的掺杂浓度。导致纳米晶体中杂质原子产生非均匀分布,对器件的工作性能和稳定性产生负面影响。另外,由于纳米晶体生长速度快,使掺杂过程较难控制。从发光性能应用角度看,因为量子点中的激子发光峰与激子吸收峰之间很小的Stokes位移而产生的自猝灭效应以及再吸收问题,会降低发光LED的发光效率。而掺杂发光会产生比激子发光较大的红移,能避免这些问题。但是目前的报道大多都是掺杂发光较弱。因此,开发低温、绿色的方法,实现半导体纳米晶的深度取代掺杂而不是表面掺杂,避免“自净化”问题,而且做到掺杂离子浓度的有效调控,获得高量子产率的掺杂发光;尤其是异价金属离子的深度取代掺杂(Substitutional doping),进而实现纳米晶的n型(多数电子)或p型(多数空穴)导电,是目前半导体掺杂要解决的首要科学问题。一旦突破,将会在半导体产业,包括信息、电子、太阳能电池、生物等领域有广泛的应用。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的在于提供一种半导体中异价金属离子掺杂的方法,具体为一种在从量子点到微米纳米结构中深度的取代性掺杂的方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种半导体中异价金属离子掺杂的方法,所述方法步骤如下:
步骤1、将油酸、油胺加入到异价金属M的硫属化合物MxXy纳米颗粒溶胶中,搅拌均匀,得到混合物a;
异价金属M为一价的Cu,Ag;X为硫(S)、硒(Se)或碲(Te)的一种或多种,优选硫或硒;
步骤2、将混合物a中再加入镉盐的甲醇溶液,搅拌均匀,得到混合物b;
所述镉盐的质量浓度为0.1~0.2g/ml;所述镉盐优选为Cd(NO3)2·4H2O。
步骤3、将混合物b加入膦配体,于30~80℃搅拌反应2h~4h,洗涤离心,得到沉淀物c,将所得沉淀物c分散到非极性有机溶剂中,得到异价掺杂的半导体。
膦配体可为三丁基膦TBP、三正辛基膦、三苯基膦或亚磷酸三甲酯,优选膦配体为三丁基膦或三正辛基膦;
非极性有机溶剂为甲苯或正己烷;优选甲苯。
所述半导体为掺杂一价银离子和一价铜离子的半导体,呈现出零维纳米结构。
油酸、油胺、镉盐的甲醇溶液和膦配体的体积比为4:2:1:1-4:2:20:4。
其中,步骤1中银的硫属化合物溶胶制备方法为:将银的甲苯溶胶和非极性有机溶剂混合均匀,加入硫族元素的前驱体溶液,混合均匀后于30℃~70℃搅拌反应0.5h~1h,洗涤离心,得到沉淀物d,并将沉淀物d分散在非极性有机溶剂中,得到银的硫属化合物溶胶。
硫的前驱体溶液制备方法为:将油酸、油胺和硫粉加热搅拌溶解后得到溶液f,再用甲苯分散得到硫的前驱体溶液,其中油酸与油胺的体积比为2:1,油酸与硫粉的物质的量比为15.7:1,甲苯的体积为油酸和油胺的体积和。
硒的前驱体溶液制备方法:将十八烯与硒粉加热搅拌溶解后得到溶液b,再用甲苯分散,加入油酸、油胺得到硒的前驱体溶液,其中十八烯与甲苯、油酸和油胺的体积比为6:6:2:1-10:10:2:1。
硫的前驱体溶液的加入体积为每0.04mmol的纳米银量子点加入2~4ml;
硒的前驱体溶液的加入体积为每0.04mmol的纳米银量子点加入1~2ml;
步骤1中硫化亚铜溶胶制备方法为:将油酸和油胺,混合均匀,依次加入硬脂酸铜CuSt2固体粉末、正十二硫醇,混合均匀,于200℃反应2h~3h。洗涤离心,得到沉淀物e,将沉淀物e分散在非极性有机溶剂中,得到硫化亚铜溶胶。
有益效果
1.本发明提供了一种半导体中异价金属离子掺杂的方法,所述方法可在空气中、低于60℃的低温下实现,使用化学低温反应,装置简单,成本低。
2.本发明提供了一种半导体中异价金属离子掺杂的方法,所述方法实现了对掺杂离子浓度的有效调控,获得高量子产率的掺杂发光。
3.本发明提供了一种半导体中异价金属离子掺杂的方法,所述方法实现了Ag+、Cu+等异价金属离子在半导体纳米晶的深度取代掺杂而不是表面掺杂,有效避免“自净化”的问题,进而实现对纳米晶的n型(多数电子)或p型(多数空穴)导电类型的调控,将会在半导体产业,包括信息、电子、太阳能电池、生物等领域有广泛的应用。
4.所述方法根据软酸-软碱理论,利用不同过渡金属离子与硫族、氮族元素的有机前驱体的不同配位活性设计离子交换反应,从不同形貌的非晶半导体(M1X)与M2异价离子之间进行由外及里的离子交换,使M1离子在纳米晶的中心区域有痕量剩余,实现具有深度取代掺杂M1离子的单晶半导体纳米晶M2X的制备。
附图说明
图1为实施例1制得的掺杂银的硫化镉(CdS)半导体量子点的低分辨透射电镜形貌图。
图2为实施例1制得的掺杂银的硫化镉半导体量子点的X射线衍射图。
图3为实施例1制得的掺杂银的硫化镉(CdS)半导体量子点的X射线光电子能谱图。
图4为实施例1、5制得的掺杂银和掺杂铜的硫化镉(CdS)半导体量子点的莫特-肖特基曲线测试图。
图5为实施例1制得的掺杂银的硫化镉(CdS)半导体量子点的荧光光谱曲线图。
图6为实施例3制得的掺杂银的硒化镉(CdSe)半导体量子点的低分辨透射电镜形貌图。
图7为实施例3制得的掺杂银的硒化镉(CdSe)半导体量子点的荧光光谱曲线和吸收光谱曲线图。
图8为实施例4制得的掺杂银的硫硒化镉(CdSxSe1-x)半导体量子点的低分辨透射电镜形貌图。
图9为实施例4制得的掺杂银的硫硒化镉(CdS0.58Se0.42)半导体量子点的荧光光谱曲线和吸收光谱曲线图。
图10为实施例5制得的掺杂铜的硫化镉(CdS)半导体量子点的低分辨透射电镜形貌图。
图11为实施例5制得的掺杂铜的硫化镉(CdS)半导体量子点的X射线光电子能谱图。
图12为实施例5制得的掺杂铜的硫化镉(CdS)半导体量子点的荧光光谱曲线图。
具体实施方式
为了充分说明本发明的特性以及实施本发明的方式,下面给出实施例。
以下实施例中,单分散纳米银颗粒溶胶制备方法如下:
取10ml油酸,10ml油胺于三口烧瓶中,通氮气鼓泡,称量0.17g AgNO3加入其中,30℃下磁力搅拌反应5min,再向其中加入0.08g Fe(NO3)3﹒4H2O,继续通氮气搅拌反应2min,将温度设定为120℃,逐渐升温并磁力搅拌,升温到120℃后再反应1h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到沉淀物g,将所得沉淀物g分散到80ml甲苯中,得到银的甲苯溶胶。
硫的前驱体溶液的制备方法如下:
取5ml油胺,10ml油酸,依次加入50ml的圆底烧瓶中,搅拌均匀,称量64mg硫粉加入上述混合液中,室温下搅拌2min,在100℃油浴中磁力搅拌反应40min,向其中加入15ml甲苯,磁力搅拌均匀,温度降至室温,得到硫的前驱体溶液。
硒的前驱体溶液的制备方法如下:
取6~10ml十八烯(ODE)于三口烧瓶中,称量79mg硒粉加入上述三口烧瓶中,磁力搅拌均匀,于恒温加热套中加热至270-300℃,在该温度下搅拌反应15min至形成黄色透明澄清溶液,停止加热,降至室温,加入6~10ml甲苯,2ml油酸和1ml油胺,搅拌均匀,得到硒的前驱体溶液。
硬脂酸铜粉末制备方法如下:
量取105ml正己烷于250ml圆底烧瓶中,称量2.3g硬脂酸钠(NaSt)加入上述烧瓶中,室温下磁力搅拌2min,加入55ml甲醇。称量0.6393g CuCl2·2H2O,溶于20ml甲醇中,滴加到盛有上述混合物的250ml的圆底烧瓶中,再加入20ml超纯水H2O,于60℃水浴中搅拌反应4h,生成天蓝色的硬脂酸铜(CuSt2),取出,加入120ml甲醇,5000r离心洗涤8min,得到沉淀物h,于50℃烘箱中烘干,研磨得到硬脂酸铜粉末。
以下所用测试仪器型号如下:
透射电子显微镜:JEOL JEM1200EX,
粉末X射线衍射仪:Bruker D8Advanc,
X射线光电子能谱:PHI Quantera,
IM6e电化学工作站:Zahner,Germany。
实施例1
(1)取6ml单分散的4nmAg的甲苯溶胶于25ml的圆底烧瓶中,向其中加入3ml硫前驱体溶液,于50℃水浴中搅拌反应1h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的Ag2S纳米颗粒,重新分散到6~10ml甲苯中,得到Ag2S纳米颗粒溶胶。
(2)将步骤(1)制得的单分散的Ag2S纳米颗粒溶胶,磁力搅拌下,加入0.2ml油酸,0.1ml油胺和1mlCd(NO3)2·4H2O甲醇溶液(0.1g/ml),室温下磁力搅拌1min,加入0.1ml TBP,于50℃水浴中磁力搅拌反应2h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到掺银量为1%的CdS量子点(1%为原子比例)。
所得的CdS量子点经透射电子显微镜检测,显示其具有良好的单分散性(如图1所示),单个CdS纳米颗粒的尺寸约为4nm。经粉末X射线衍射仪检测,参照JCPDS卡片41-1049,显示其为纤维锌矿的六方相CdS(如图2所示),图2中纵轴intensity为衍射强度,横轴为衍射角,实线代表CdS的峰形。经X射线光电子能谱检测,显示其掺银量原子比例为1%(如图3所示,A为Cd3d的分裂峰,B为S2p的分裂峰,C为Ag3d的分裂峰,横坐标Binding Energy为结合能,纵坐标Counts为信号强度)。经IM6e电化学工作站测试,采用三电极体系,工作电极(样品成膜的ITO导电玻璃),Pt对电极,Ag/AgCl参比电极,配制200ml电解液0.1M NaOH,0.1M Na2S,显示该掺银的CdS为n型半导体。如图4所示,斜率为正表示其为n型半导体。通过Hitachi F-4500荧光光谱仪室温下进行测试,其荧光光谱图如图5所示,横坐标Wavelength表示波长,纵坐标PL Intensity表示荧光强度。
实施例2
(1)取6ml单分散的4nmAg的甲苯溶胶于25ml的圆底烧瓶中,向其中加入3ml硫前驱体溶液,于50℃水浴中搅拌反应1h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的Ag2S纳米颗粒,重新分散到6~10ml甲苯中,得到Ag2S纳米颗粒溶胶。
(2)将步骤(1)制得的单分散的Ag2S纳米颗粒溶胶,磁力搅拌下,加入0.2ml油酸,0.1ml油胺和1mlCd(NO3)2·4H2O甲醇溶液(0.1g/ml),室温下磁力搅拌1min,加入0.2ml TBP,于50℃水浴中磁力搅拌反应2h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到掺银量为1%的CdS量子点(1%为原子比例)。
实施例3
(1)取6ml单分散的4nm Ag的甲苯溶胶于25ml的圆底烧瓶中,向其中加入3ml硒前驱体,于60℃水浴中搅拌反应1h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的Ag2Se纳米颗粒,重新分散到6~10ml甲苯中。
(2)将步骤(1)制得的单分散的Ag2Se纳米颗粒溶胶,磁力搅拌下,加入0.2ml油酸,0.1ml油胺和1ml Cd(NO3)2·4H2O甲醇溶液(0.1g/ml),室温下磁力搅拌1min,加入0.1ml TBP,于60℃水浴中磁力搅拌反应2h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到掺杂银为1%的CdSe量子点(1%为原子比)。
所得的CdSe量子点经透射电子显微镜检测,显示其具有良好的单分散性(如图6所示),单个纳米颗粒的尺寸约为4nm。经IM6e电化学工作站测试,采用三电极体系,工作电极(样品成膜的ITO导电玻璃),Pt对电极,Ag/AgCl参比电极,配制200ml电解液0.1M NaOH,0.1M Na2S,显示该掺银的CdSe为n型半导体。通过Hitachi F-4500荧光光谱仪室温下进行测试,其荧光光谱图如图7所示,横坐标Wavelength表示波长,纵坐标PL Intensity表示荧光强度,纵坐标Absorption表示吸收值。
实施例4
(1)取6ml单分散的4nm Ag的甲苯溶胶于25ml的圆底烧瓶中,向其中加入2ml硫前驱体和1ml硒前驱体,室温下搅拌1min,于60℃水浴中搅拌反应1h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的Ag2SSe的纳米颗粒,重新分散到6ml甲苯中。
(2)将步骤(1)制得的单分散的Ag2SSe纳米颗粒溶胶,磁力搅拌下,加入0.2ml油酸,0.1ml油胺和1ml Cd(NO3)2·4H2O甲醇溶液(0.1g/ml),室温下磁力搅拌1min,加入0.1ml TBP,于60℃水浴中磁力搅拌反应2h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到掺杂银为1%的CdS0.58Se0.42量子点(1%为原子比)。
所得的CdS0.58Se0.42量子点经透射电子显微镜检测,显示其具有良好的单分散性(如图8所示),单个纳米颗粒的尺寸约为4nm。
经IM6e电化学工作站测试,采用三电极体系,工作电极(样品成膜的ITO导电玻璃),Pt对电极,Ag/AgCl参比电极,配制200ml电解液0.1M NaOH,0.1MNa2S,显示该掺银的CdS0.58Se0.42为n型半导体。斜率为正表示其为n型半导体。通过Hitachi F-4500荧光光谱仪室温下进行测试,其荧光光谱图如图9所示,横坐标Wavelength表示波长,纵坐标PL Intensity表示荧光强度,纵坐标Absorption表示吸收值。
实施例5
(1)取5ml油酸,3ml油胺和2ml甲苯,依次加入到15ml容积的反应釜中。称量0.1576gCuSt2粉末,加入上述混合物中,并混合均匀,之后加入0.25ml正十二硫醇,搅拌均匀,并密封,于烘箱中200℃反应2.5h,降至室温,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的Cu2S量子点,分散到10ml甲苯中。
(2)取5ml步骤(1)制备的Cu2S量子点的甲苯溶胶,加入0.5ml Cd(NO32·4H2O/甲醇溶液(0.2g/ml),室温搅拌1min,加入0.1ml TBP,于60℃水浴中搅拌反应2h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的掺铜量为0.5%的CdS量子点(0.5%为原子比例)。
所得的CdS量子点经透射电子显微镜检测,显示其具有良好的单分散性(如图10所示),单个纳米颗粒的尺寸约为4nm。经X射线光电子能谱检测,显示其掺铜量原子比例为0.5%(如图11所示,为Cu2p的分裂峰,横坐标Binding Energy为结合能,纵坐标Counts为信号强度)。经IM6e电化学工作站测试,采用三电极体系,工作电极(样品成膜的ITO导电玻璃),Pt对电极,Ag/AgCl参比电极,配制200ml电解液0.1M NaOH,0.1M Na2S,显示该掺铜的CdS为p型半导体。如图4所示,斜率为负表示其为p型半导体。通过Hitachi F-4500荧光光谱仪室温下进行测试,其荧光光谱图如图12所示,横坐标Wavelength表示波长,纵坐标PL Intensity表示荧光强度。
实施例6
(1)取6ml单分散的4nm Ag的甲苯溶胶于25ml的圆底烧瓶中,向其中加入3ml硫前驱体溶液,于50℃水浴中搅拌反应1h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的Ag2S纳米颗粒,重新分散到6~10ml甲苯中。
(2)将步骤(1)制得的单分散的Ag2S纳米颗粒溶胶,磁力搅拌下,加入0.2ml油酸,0.1ml油胺和0.1mlCd(NO3)2·4H2O甲醇溶液(0.1g/ml),室温下磁力搅拌1min,加入0.1ml TBP,于50℃水浴中磁力搅拌反应2h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到掺银量为2%的CdS量子点(2%为原子比例)。
实施例7
(1)取6ml单分散的4nm Ag的甲苯溶胶于25ml的圆底烧瓶中,向其中加入3ml硫前驱体溶液,于50℃水浴中搅拌反应1h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的Ag2S纳米颗粒,重新分散到6~10ml甲苯中。
(2)将步骤(1)制得的单分散的Ag2S纳米颗粒溶胶,磁力搅拌下,加入0.2ml油酸,0.1ml油胺和0.05mlCd(NO3)2·4H2O甲醇溶液(0.1g/ml),室温下磁力搅拌1min,加入0.05ml TBP,于50℃水浴中磁力搅拌反应2h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到掺银量为3%的CdS量子点(3%为原子比例)。
实施例8
(1)取6ml单分散的4nm Ag的甲苯溶胶于25ml的圆底烧瓶中,向其中加入3ml硫前驱体溶液,于30℃水浴中搅拌反应1h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的Ag2S纳米颗粒,重新分散到6~10ml甲苯中。
(2)将步骤(1)制得的单分散的Ag2S纳米颗粒溶胶,磁力搅拌下,加入0.2ml油酸,0.1ml油胺和0.5mlCd(NO3)2·4H2O甲醇溶液(0.2g/ml),室温下磁力搅拌1min,加入0.1ml TBP,于70℃水浴中磁力搅拌反应2h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到掺银量为1%的CdS量子点(1%为原子比例)。
实施例9
(1)取6ml单分散的4nm Ag的甲苯溶胶于25ml的圆底烧瓶中,向其中加入3ml硒前驱体,于60℃水浴中搅拌反应1h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的Ag2Se纳米颗粒,重新分散到6~10ml甲苯中。
(2)将步骤(1)制得的单分散的Ag2Se纳米颗粒溶胶,磁力搅拌下,加入0.2ml油酸,0.1ml油胺和0.05ml Cd(NO3)2·4H2O甲醇溶液(0.1g/ml),室温下磁力搅拌1min,加入0.1ml TBP,于60℃水浴中磁力搅拌反应2h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到掺杂银为3%的CdSe量子点(3%为原子比)。
实施例10
(1)取6ml单分散的4nm Ag的甲苯溶胶于25ml的圆底烧瓶中,向其中加入3ml硒前驱体,于30℃水浴中搅拌反应1h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的Ag2Se纳米颗粒,重新分散到6~10ml甲苯中。
(2)将步骤(1)制得的单分散的Ag2Se纳米颗粒溶胶,磁力搅拌下,加入0.2ml油酸,0.1ml油胺和0.5ml Cd(NO3)2·4H2O甲醇溶液(0.2g/ml),室温下磁力搅拌1min,加入0.1ml TBP,于80℃水℃中磁力搅拌反应2h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到掺杂银为1%的CdSe量子点(1%为原子比)。
实施例11
(1)取6ml单分散的4nm Ag的甲苯溶胶于25ml的圆底烧瓶中,向其中加入2ml硫前驱体和1m硒前驱体溶液,室温下搅拌1min,于60℃水浴中搅拌反应1h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的Ag2SSe的纳米颗粒,重新分散到6ml甲苯中。
(2)将步骤(1)制得的单分散的Ag2SSe纳米颗粒溶胶,磁力搅拌下,加入0.2ml油酸,0.1ml油胺和0.05ml Cd(NO3)2·4H2O甲醇溶液(0.1g/ml),室温下磁力搅拌1min,加入0.1ml TBP,于60℃水浴中磁力搅拌反应2h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到掺杂银3%的CdS0.58Se0.42量子点(3%为原子比)。
实施例12
(1)取6ml实施例1(1)中单分散的4nm Ag的甲苯溶胶于25ml的圆底烧瓶中,向其中加入2mlS前驱体和1mlSe前驱体,室温下搅拌1min,于30℃水浴中搅拌反应1h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的Ag2SSe的纳米颗粒,重新分散到6ml甲苯中。
(2)将步骤(1)制得的单分散的Ag2SSe纳米颗粒溶胶,磁力搅拌下,加入0.2ml油酸,0.1ml油胺和0.5ml Cd(NO3)2·4H2O甲醇溶液(0.2g/ml),室温下磁力搅拌1min,加入0.1ml TBP,于70℃水浴中磁力搅拌反应2h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到掺杂银1%的CdS0.58Se0.42量子点(1%为原子比)。
实施例13
(1)取6ml单分散的4nm Ag的甲苯溶胶于25ml的圆底烧瓶中,向其中加入3mlS前驱体和1mlSe前驱体,室温下搅拌1min,于60℃水浴中搅拌反应1h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的Ag2SSe的纳米颗粒,重新分散到6ml甲苯中。
(2)将步骤(1)制得的单分散的Ag2SSe纳米颗粒溶胶,磁力搅拌下,加入0.2ml油酸,0.1ml油胺和1ml Cd(NO3)2·4H2O甲醇溶液(0.1g/ml),室温下磁力搅拌1min,加入0.1ml TBP,于60℃水浴中磁力搅拌反应2h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到掺杂银1%的CdS0.72Se0.28量子点(1%为原子比)。
实施例14
(1)取5ml油酸,3ml油胺和2ml甲苯,依次加入到15ml容积的反应釜中。称量0.1576gCuSt2粉末,加入上述混合物中,并混合均匀,之后加入0.25ml正十二硫醇,搅拌均匀,并密封,于烘箱中200℃反应3h,降至室温,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的Cu2S量子点,分散到10ml甲苯中。
(2)取5ml步骤(1)制备的Cu2S量子点的甲苯溶胶,加入0.05ml Cd(NO32·4H2O/甲醇溶液(0.2g/ml),室温搅拌1min,加入0.5ml TBP,于60℃水浴中搅拌反应2h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的掺铜量为4%的CdS量子点(4%为原子比例)。
经X射线光电子能谱(PHI Quantera)检测,显示其掺铜量原子比例为4%。实施例15
(1)取5ml油酸,3ml油胺和2ml甲苯,依次加入到15ml容积的反应釜中。称量0.1576gCuSt2粉末,加入上述混合物中,并混合均匀,之后加入0.25ml正十二硫醇,搅拌均匀,并密封,于烘箱中200℃反应2.5h,降至室温,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的Cu2S量子点,分散到10ml甲苯中。
(2)取5ml步骤(1)制备的Cu2S量子点的甲苯溶胶,加入0.5ml Cd(NO32·4H2O/甲醇溶液(0.2g/ml),室温搅拌1min,加入0.5ml TBP,于70℃水浴中搅拌反应2h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的掺铜量为0.5%的CdS量子点(0.5%为原子比例)。
经X射线光电子能谱(PHI Quantera)检测,显示其掺铜量原子比例为0.5%。实施例16
(1)取5ml油酸,3ml油胺和2ml甲苯,依次加入到15ml容积的反应釜中。称量0.1576gCuSt2粉末,加入上述混合物中,并混合均匀,之后加入0.25ml正十二硫醇,搅拌均匀,并密封,于烘箱中200℃反应2.5h,降至室温,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的Cu2S量子点,分散到10ml甲苯中。
(2)取5ml步骤(1)制备的Cu2S量子点的甲苯溶胶,加入1ml Cd(NO32·4H2O/甲醇溶液(0.2g/ml),室温搅拌1min,加入0.1ml TBP,于60℃水浴中搅拌反应2h,加入乙醇,5000r离心洗涤8min,得到单分散的掺铜量为0%的CdS量子点(0%为原子比例)。
经X射线光电子能谱检测,显示其掺铜量原子比例为0%。
本发明包括但不限于以上实施例,凡是在本发明的精神和原则之下进行的任何等同替换或局部改进,都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种半导体中异价金属离子掺杂的方法,其特征在于,所述方法步骤如下:
步骤1、将油酸、油胺加入到异价金属M的硫属化合物MxXy纳米颗粒溶胶中,搅拌均匀,得到混合物a;
异价金属M为一价的Cu,Ag;X为硫、硒或碲的一种或多种;
步骤2、将混合物a中再加入镉盐的甲醇溶液,搅拌均匀,得到混合物b;
所述镉盐的质量浓度为0.1~0.2g/ml;
步骤3、将混合物b加入膦配体,于30~80℃搅拌反应2h~4h,洗涤离心,得到沉淀物c,将所得沉淀物c分散到非极性有机溶剂中,得到异价掺杂的半导体;
膦配体为三丁基膦TBP、三正辛基膦、三苯基膦或亚磷酸三甲酯;非极性有机溶剂为甲苯或正己烷;
所述半导体为掺杂一价银离子和一价铜离子的半导体,呈现出零维纳米结构;
油酸、油胺、镉盐的甲醇溶液和膦配体的体积比为4:2:1:1-4:2:20:4。
2.根据权利要求1所述的一种半导体中异价金属离子掺杂的方法,其特征在于,步骤1中银的硫属化合物溶胶制备方法为:将银的甲苯溶胶和非极性有机溶剂混合均匀,加入硫族元素的前驱体溶液,混合均匀后于30℃~70℃搅拌反应0.5h~1h,洗涤离心,得到沉淀物d,并将沉淀物d分散在非极性有机溶剂中,得到银的硫属化合物溶胶;
硫的前驱体溶液的加入体积为每0.04mmol的纳米银量子点加入2~4ml;
硒的前驱体溶液的加入体积为每0.04mmol的纳米银量子点加入1~2ml;
硫的前驱体溶液制备方法为:将油酸、油胺和硫粉加热搅拌溶解后得到溶液f,再用甲苯分散得到硫的前驱体溶液;
硒的前驱体溶液制备方法:将十八烯与硒粉加热搅拌溶解后得到溶液b,再用甲苯分散,加入油酸、油胺得到硒的前驱体溶液。
3.根据权利要求1所述的一种半导体中异价金属离子掺杂的方法,其特征在于,步骤1中硫化亚铜溶胶制备方法为:将油酸和油胺,混合均匀,依次加入硬脂酸铜CuSt2固体粉末、正十二硫醇,混合均匀,于200℃反应2h~3h,洗涤离心,得到沉淀物e,将沉淀物e分散在非极性有机溶剂中,得到硫化亚铜溶胶。
4.根据权利要求所述的一种半导体中异价金属离子掺杂的方法,其特征在于,步骤1中X为硫或硒。
5.根据权利要求所述的一种半导体中异价金属离子掺杂的方法,其特征在于,步骤2中所述镉盐为Cd(NO3)2·4H2O。
6.根据权利要求所述的一种半导体中异价金属离子掺杂的方法,其特征在于,步骤3中所述膦配体为三丁基膦或三正辛基膦。
7.根据权利要求所述的一种半导体中异价金属离子掺杂的方法,其特征在于,所述非极性溶剂为甲苯。
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