过渡金属硫属半导体异质结材料的液相合成、结构调控与发光性能研究

针对系列过渡金属硫属半导体化合物体系，采用分步合成策略，探索并建立高产率液相合成具有各向异性结构特征的纳米异质结发光材料的途径；系统研究液相中纳米半导体粒子成核、长大以及异质结合的过程和机理，研究晶格失配度等结构参数对第二相纳米晶异质外延生长过程，以及对异质复合结构热稳定性的影响；在合成出半导体异质结的基础上，通过改变初始相纳米粒子形貌和表面结构，调整异质粒子间的结合方式和第二相的定向生长方向，实现对各向异性的半导体纳米异质复合结构的调控；针对各种纳米半导体异质结材料，进行电化学及光谱测试，研究能带结构和发光机理，探索各向异性异质复合结构对半导体光谱特性影响的规律，建立材料结构-能带-性能之间的关联；进而通过改善合成条件，调控结构，优化发光特性，为开发在光显示和光照明等领域具有重要应用前景的新型纳米半导体发光材料奠定基础。

分别采用液相离子交换法、热解法、溶胶-凝胶法等技术，成功制备了一系列结构新颖、性能优良的硫属半导体纳米异质结、纳米稀土氟化物核-壳异质/复合结构和稀土氧化物等发光材料；研究了纳米第一相前驱体以及异质结第二相的形核与长大机理，实现了对异质结复合结构的调控；深入研究了半导体异质复合对其局域表面等离子共振行为、异质结发光特性的影响规律，提出了一种纳米天线的等效电路模型对异质结的LSPR性能进行模拟，进而建立了半导体异质结结构-性能之间的关系。研究了稀土掺杂对氟化物核-壳异质复合结构形成过程的影响，分析了分别分布在核/壳中的稀土离子间的能量传递动力学过程，揭示了核-壳纳米基质组分、结构、尺度等对稀土离子发光的影响；通过对材料复合结构进行优化，使之具有优异的发光性能，并揭示了相应的激活中心（发光基团、稀土离子）的能量传递与发光机理。项目结果进一步丰富了人们对纳米光功能材料物理与材料化学的认识；研发的系列纳米发光材料在白光LED、太阳光伏电池、生物医学等领域具有重要的应用前景。