量子点的制备方法

量子点的物理、化学、物理化学制备方法

Q：简述制备量子点的主要物理方法、化学方法和物理化学方法

A：量子点是指半径小于或接近于激子玻尔半径的半导体纳米晶粒，量子点发射荧光的可调节性强，通过改变粒子半径的大小可获得从紫外到近红外范围内任意点的光谱。

（一）物理法

1、金属蒸发法

气相蒸发法制备超微金属粉末的过程中，粉末的形成要经过三个阶段，即金属蒸发产生蒸气阶段、金属蒸气在惰性气体中扩散并凝聚形核阶段和晶核长大阶段。在蒸发过程中金属蒸气离开蒸发液面后迅速冷却，达到过饱和状态，发生均匀形核，晶核尺寸一般在1nm以下，形成的超微粒子在5nm左右。

2、AFM操纵法

原子力显微镜的出现无疑为纳米科技的发展起到了推动作用。以原子力显微镜为代表的扫描探针显微镜是利用一种小探针在样品表面上扫描，从而提供高放大倍率观察的一系列显微镜的总称。原子力显微镜扫描能提供各种类型样品的表面状态信息。与常规显微镜比较，原子力显微镜的优点是在大气条件下，以高倍率观察样品表面，可用于几乎所有样品（对表面光洁度有一定要求），而不需要进行其他制样处理，就可以得到样品表面的三维形貌图象。并可对扫描所得的三维形貌图象进行粗糙度计算、厚度、步宽、方框图或颗粒度分析。

3、模板法

根据模板性质的不同，又分为软模板法和硬模板法。其中，软模板法，又称

量子点的物理、化学、物理化学制备方法

为表面活性剂模板法，即以预先未形成所需结构的有机分子为模板来制备材料；而硬模板法，又称为浇铸法，是以预先已经具有所需结构的固体物质为模板来制备所需要的材料。

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（二）化学法

1、沉淀法

沉淀法是指在溶液中加入沉淀剂形成过饱和态，生成新相的核（即成核），随后新相从核成长成粒子，最终生成一定尺度的沉淀物的方法。沉淀法分为直接沉淀法、共沉淀法和均匀沉淀法。根据量子点的定义，量子点的尺寸约为几纳米到几十纳米，对于尺寸要求较高。直接沉淀法反应速度快，难以控制产物颗粒的尺寸。共沉淀法的反应条件过于苛刻，需要选择溶度积差别不大的沉淀剂和性能相似的金属离子，才能避免分布沉淀，产物成分大小不均。与前两种方法相比，与前两种方法相比，均匀沉淀法不使用外加沉淀剂的方法，而是在反应过程中溶液内部缓慢均匀生成，可以有效的消除产部的不均匀性，产品粒度均匀，尺寸可控。当然，均匀沉淀法当中也应注意将成核和生长的步骤分开，成核速率尽可能的块，成长适当放慢，这样产物才会比较理想，应避免二次成核。

2、溶胶凝胶法

溶胶凝胶法的整体的流程大概包括溶胶的制备、溶胶的凝胶化、凝胶的干燥和热处理。溶胶凝胶法利用溶液中的化学反应，原料是在分子或原子水平上混合，可以实现材料化学组成的精确控制，尤其对于量子点这种极小的粒子，也使得微

量子点的物理、化学、物理化学制备方法

量条件控制变得容易起来，也可控制量子点的尺寸。溶胶凝胶法制备的前驱体具有高度的均匀性和可塑性潜力，溶胶的流变性质有利于合成各类的量子点，还为量子点组装体的制备提供了很高的可能性。

3、溶剂热法

（1）水热法

水热法通常以金属盐、氧化物或氢氧化物的水溶液（或悬浮液）为前驱体，一般在高于100℃和1atm的环境中，使得前驱体溶液在过饱和状态下成核、生长，形成所需的材料。水热技术通常是在反应釜里采用水为反应介质，通过对反应容器加热，创造一个相对高温高压的反应环境，使得通常难溶或不容的物质溶解并且结晶。

水热法相对于溶胶凝胶法，高温高压的环境使得许多以团聚沉淀的量子点组成可以稳定的形成几纳米的颗粒悬浮于溶液当中，形成稳定的了“量子点胶体”。

（2）溶剂热法

溶剂热法是为了弥补水热法的不足发展起来的一种新的制备方法，将水热法中的水换成了有机溶剂，采用类似于水热法的原理，制备在水中无法合成的或对水敏感的材料。与水类似，有机溶剂在反应当中也起着传递压力、媒介和矿化剂的作用。

（三）物理化学法

1、气相沉积法

化学气相沉积（CVD）是气态反应物在热、光、等离子体等激活的环境下，发生化学反应，形成稳定的固态产物的过程。

量子点的物理、化学、物理化学制备方法

（1）分子束外延法

把所需要的物质当作源物质，借助于适当气体介质与之反应而形成一种气态化合物，这种气态化合物经化学迁移或物理载带(用载气)输送到与源区温度不同的沉积区，再发生逆向反应，使得源物质重新沉积出来

（2）溅射法

用物理的方法（蒸发或溅射）将预涂敷的物质的原子、离子气体化沉积在基地表面。

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