本發(fā)明屬于半導(dǎo)體納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種組分可調(diào)的cd-cu-fe-s四元合金納米晶的合成方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)粒子尺寸減小到某一臨界尺寸(接近波爾半徑)時(shí)，其載流子的波動(dòng)性將會(huì)變得顯著，運(yùn)動(dòng)將會(huì)受到限制，引起動(dòng)能增加，金屬費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)闇?zhǔn)分裂不連續(xù)的能級(jí)，同時(shí)不連續(xù)的最高被占據(jù)分子軌道和最低未被占據(jù)的分子軌道能級(jí)之間的距離變寬，這種現(xiàn)象稱為量子尺寸效應(yīng)。比較常見的半導(dǎo)體納米粒子即量子點(diǎn)主要有ii-vi，iii-v以及iv-vi族。量子點(diǎn)在熒光標(biāo)記、太陽能電池、照明顯示等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。

多元半導(dǎo)體納米晶可以通過改變組分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)控其能帶，表現(xiàn)不同于二元量子點(diǎn)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。通過調(diào)節(jié)帶隙，可以使多元半導(dǎo)體納米晶發(fā)光范圍從可見光區(qū)域一直延續(xù)到近紅外區(qū)域。例如傳統(tǒng)的二元半導(dǎo)體納米晶cds的發(fā)光范圍大約是350-440nm，cdse的發(fā)光范圍大約是470-650nm；而最典型的多元半導(dǎo)體納米晶zn-cu-in-s，通過調(diào)節(jié)zn-cu-in-s中各組分的比例，它的發(fā)射范圍可從510nm調(diào)至780nm。但是對(duì)于zn-cu-in-s這種多元半導(dǎo)體納米晶，元素in在地球的儲(chǔ)量非常稀少，因此合成該多元半導(dǎo)體納米晶所需要的銦鹽也非常昂貴，合成成本過高，這也就限制了zn-cu-in-s多元半導(dǎo)體納米晶進(jìn)一步的發(fā)展。目前，一種廉價(jià)的多元半導(dǎo)體納米晶cu-fe-s出現(xiàn)在了人們的視野中，但是由于其基本沒有什么特殊的光學(xué)性質(zhì)，使其在光伏、光電等方面并沒有太大的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種廉價(jià)的具有熒光性質(zhì)的cd-cu-fe-s納米晶的合成方法，這種材料首次被成功合成，并且合成方法簡(jiǎn)單，可重復(fù)性強(qiáng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種具有熒光性質(zhì)的cd-cu-fe-s四元納米晶的制備方法，將醋酸鎘、醋酸銅和氯化亞鐵溶于油酸和十八烯的混合溶液中，于100℃抽真空充氮?dú)獗Ｗo(hù)，然后升溫至120℃，加入十二烷基硫醇，在120～230℃將硫的油胺溶液注入反應(yīng)體系，得到cd-cu-fe-s四元納米晶。

本發(fā)明的一種具有熒光性質(zhì)的cd-cu-fe-s四元納米晶的制備方法中，所述的硫的油胺溶液中硫的用量按摩爾計(jì)優(yōu)選為所述的氯化亞鐵的3～9倍；所述的醋酸鎘與氯化亞鐵的用量的摩爾比優(yōu)選為10～1：1；所述的醋酸銅與氯化亞鐵的用量的摩爾比優(yōu)選為1：1；所述的油酸、十八烯、十二烷基硫醇的用量按體積比優(yōu)選4：4：3。

所述的硫的油胺溶液的濃度優(yōu)選為0.5m。

本發(fā)明提出的這種新材料的合成方法，通過調(diào)控陰離子前體，陽離子前體和反應(yīng)溫度，最終合成了發(fā)射范圍在620nm至1100nm的cd-cu-fe-s納米晶。

有益效果：

1、本發(fā)明使用一種簡(jiǎn)單的方法第一次合成出了具有熒光性質(zhì)的cd-cu-fe-s納米晶，這是一種從未有人合成過的新材料，它的極其廣泛的發(fā)射范圍和較長(zhǎng)的熒光壽命為它的應(yīng)用提供了應(yīng)用基礎(chǔ)。

2、本發(fā)明成本低廉，采用的反應(yīng)前體均為價(jià)格比較廉價(jià)的金屬鹽。

3、本發(fā)明反應(yīng)條件溫和易達(dá)到，組分可調(diào)，而且合成的量子點(diǎn)具有很好的均一性和穩(wěn)定性。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明制備的反應(yīng)溫度為120℃，發(fā)射峰位在620nm的cd-cu-fe-s納米晶的發(fā)射光譜圖。

圖2是本發(fā)明制備的反應(yīng)溫度為150℃，發(fā)射峰位在700nm的cd-cu-fe-s納米晶的發(fā)射光譜圖。

圖3是本發(fā)明制備的反應(yīng)溫度為230℃，發(fā)射峰位在1100nm的cd-cu-fe-s納米晶的發(fā)射光譜圖。

圖4是本發(fā)明制備的硫注入量為0.9mmol，發(fā)射峰位在810nm的cd-cu-fe-s納米晶的發(fā)射光譜圖。

圖5是本發(fā)明制備的硫注入量為0.6mmol，發(fā)射峰位在690nm的cd-cu-fe-s合金納米晶的發(fā)射光譜圖。

圖6是本發(fā)明制備的硫注入量為0.3mmol，發(fā)射峰位在650nm的cd-cu-fe-s合金納米晶的發(fā)射光譜圖。

圖7是本發(fā)明制備的cd/fe的物質(zhì)的量之比為10/1，發(fā)射峰位在620nm的cd-cu-fe-s合金納米晶的發(fā)射光譜圖。

圖8是本發(fā)明制備的cd/fe的物質(zhì)的量之比為5/1，發(fā)射峰位在650nm的cd-cu-fe-s合金納米晶的發(fā)射光譜圖。

圖9是本發(fā)明制備的cd/fe的物質(zhì)的量之比為1/1，發(fā)射峰位在700nm的cd-cu-fe-s合金納米晶的發(fā)射光譜圖。

圖10是本發(fā)明在不同反應(yīng)溫度下制備的cd-cu-fe-s合金納米晶的發(fā)射光譜圖。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例僅用于示例性說明，不能理解為對(duì)本專利的限制。

實(shí)施例1：

將1mmol醋酸鎘、1mmol醋酸銅、0.1mmol氯化亞鐵、2ml十八烯和2ml油酸加入到三頸瓶中，于100℃抽真空15分鐘，充氮?dú)獗Ｗo(hù)，然后升溫至120℃，向三頸瓶中注入1.5ml十二烷基硫醇，待反應(yīng)前體溶解后，溶液澄清，于120℃向三頸瓶中快速注入0.5m硫-油胺溶液1.8ml，反應(yīng)得到cd-cu-fe-s合金納米晶，發(fā)射峰位在620nm處，其發(fā)射譜圖見圖1。

實(shí)施例2：

將1mmol醋酸鎘、1mmol醋酸銅、0.1mmol氯化亞鐵、2ml十八烯和2ml油酸加入到三頸瓶中，于100℃抽真空15分鐘，充氮?dú)獗Ｗo(hù)，然后升溫至120℃，向三頸瓶中注入1.5ml十二烷基硫醇，再升溫到150℃，待反應(yīng)前體溶解后，溶液澄清，于150℃向三頸瓶中快速注入0.5m硫-油胺溶液1.8ml，反應(yīng)得到cd-cu-fe-s合金納米晶，發(fā)射峰位在700nm處，其發(fā)射譜圖見圖2。

實(shí)施例3：

將1mmol醋酸鎘、1mmol醋酸銅、0.1mmol氯化亞鐵、2ml十八烯和2ml油酸加入到三頸瓶中，于100℃抽真空15分鐘，充氮?dú)獗Ｗo(hù)，然后升溫至120℃，向三頸瓶中注入1.5ml十二烷基硫醇，再升溫到230℃，待反應(yīng)前體溶解后，溶液澄清，于230℃向三頸瓶中快速注入0.5m硫-油胺溶液1.8ml，反應(yīng)得到cd-cu-fe-s合金納米晶，發(fā)射峰位在1100nm處，其發(fā)射譜圖見圖3。

實(shí)施例4：

將1mmol醋酸鎘、1mmol醋酸銅、0.1mmol氯化亞鐵、2ml十八烯和2ml油酸加入到三頸瓶中，于100℃抽真空15分鐘，充氮?dú)獗Ｗo(hù)，然后升溫至120℃，向三頸瓶中注入1.5ml十二烷基硫醇，再升溫到180℃，待反應(yīng)前體溶解后，溶液澄清，于180℃向三頸瓶中快速注入0.5m硫-油胺溶液1.8ml，反應(yīng)得到cd-cu-fe-s合金納米晶，發(fā)射峰位在810nm處，其發(fā)射譜圖見圖4。

實(shí)施例5：

將1mmol醋酸鎘、1mmol醋酸銅、0.1mmol氯化亞鐵、2ml十八烯和2ml油酸加入到三頸瓶中，于100℃抽真空15分鐘，充氮?dú)獗Ｗo(hù)，然后升溫至120℃，向三頸瓶中注入1.5ml十二烷基硫醇，再升溫到180℃，待反應(yīng)前體溶解后，溶液澄清，于180℃向三頸瓶中快速注入0.5m硫-油胺溶液1.2ml，反應(yīng)得到cd-cu-fe-s合金納米晶，發(fā)射峰位在690nm處，其發(fā)射譜圖見圖5。

實(shí)施例6：

將1mmol醋酸鎘、1mmol醋酸銅、0.1mmol氯化亞鐵、2ml十八烯和2ml油酸加入到三頸瓶中，于100℃抽真空15分鐘，充氮?dú)獗Ｗo(hù)，然后升溫至120℃，向三頸瓶中注入1.5ml十二烷基硫醇，再升溫到180℃，待反應(yīng)前體溶解后，溶液澄清，于180℃向三頸瓶中快速注入0.5m硫-油胺溶液0.6ml，反應(yīng)得到cd-cu-fe-s合金納米晶，發(fā)射峰位在650nm處，其發(fā)射譜圖見圖6。

實(shí)施例7：

將1mmol醋酸鎘、1mmol醋酸銅、0.1mmol氯化亞鐵、2ml十八烯和2ml油酸加入到三頸瓶中，于100℃抽真空15分鐘，充氮?dú)獗Ｗo(hù)，然后升溫至120℃，向三頸瓶中注入1.5ml十二烷基硫醇，再升溫到180℃，待反應(yīng)前體溶解后，溶液澄清，于180℃向三頸瓶中快速注入0.5m硫-油胺溶液0.8ml，反應(yīng)得到cd-cu-fe-s合金納米晶，發(fā)射峰位在620nm處，其發(fā)射譜圖見圖7。

實(shí)施例8：

將0.5mmol醋酸鎘、1mmol醋酸銅、0.1mmol氯化亞鐵、2ml十八烯和2ml油酸加入到三頸瓶中，于100℃抽真空15分鐘，充氮?dú)獗Ｗo(hù)，然后升溫至120℃，向三頸瓶中注入1.5ml十二烷基硫醇，再升溫到180℃，待反應(yīng)前體溶解后，溶液澄清，于180℃向三頸瓶中快速注入0.5m硫-油胺溶液0.8ml，反應(yīng)得到cd-cu-fe-s合金納米晶，發(fā)射峰位在650nm處，其發(fā)射譜圖見圖8。

實(shí)施例9：

將0.1mmol醋酸鎘、1mmol醋酸銅、0.1mmol氯化亞鐵、2ml十八烯和2ml油酸加入到三頸瓶中，于100℃抽真空15分鐘，充氮?dú)獗Ｗo(hù)，然后升溫至120℃，向三頸瓶中注入1.5ml十二烷基硫醇，再升溫到180℃，待反應(yīng)前體溶解后，溶液澄清，于180℃向三頸瓶中快速注入0.5m硫-油胺溶液0.8ml，反應(yīng)得到cd-cu-fe-s合金納米晶，發(fā)射峰位在700nm處，其發(fā)射譜圖見圖9。