水热法硫化镉CdS纳米粒子的合成及表征(2)
3.1 实验部分 16
3.2 实验结果和讨论 16
3.2.1 扫描电子显微镜（SEM） 16
3.2.2 X射线衍射技术（XRD） 17
3.2.3 红外光谱分析（IR） 17
3.2.4 荧光光谱分析（PL） 18
3.3 本章小结 19
结 论 20
致 谢 21
参考文献22
1 引言
纳米科学与技术诞生于上个世纪80年代，并得到了迅速的发展，成为一门具有前沿性、交叉性的综合学科。纳米技术是一门利用单个原子或者分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸小于100纳米范围内的材料的性质和应用[1]。当固体物质的结构尺寸减小到这一尺度时，物质的某些物理性质和化学性质可能发生突变，从而具有与传统物质所不同的特性。因此纳米科学在化学、物理、生物这些基础学科和信息、能源、医学、材料等应用领域都有着很广阔的发展前景[2]。随着纳米科学理论和技术的进步，科学家们已经用不同的方法合成出了不同结构和形貌的纳米结构，如纳米球[3]、纳米棒[4]、纳米片[5]和纳米环[6]等。纳米材料根据结构的不同大致可以分为纳米粒子和纳米固体。其中半导体纳米粒子是纳米材料中研究较多的，它独特的光电性能、磁性能和催化性能具有更大的潜在应用价值。
我们所说的半导体材料，宏观上又分为无机半导体和有机半导体[7]。无机半导体又因为组成元素的不同分为I-VII族半导体、II-VI族半导体、III-V族半导体和过渡金属氧化物半导体。由于II-VI族的半导体纳米材料[8]制备过程相对简单，得到的产品性能和应用较好，并且II-VI族的半导体纳米材料具有良好的发光性能和催化性能[9]，在光电子器件上应用广泛。这类半导体纳米材料的量子尺度较显著，化学和物理性质的变化性也较大，因此也吸引了许多专家的研究兴趣。本实验主要研究II-VI族中的硫化镉（CdS）纳米粒子半导体。
1.1 纳米粒子半导体材料的性质
CdS纳米粒子半导体材料具有独特的光学、电学和磁学性能，不仅有科研利用价值，还应用于许多科技领域，如生物荧光成像、生物标记、生物传感器和发光二极管等，具有特殊几何结构的纳米粒子半导体材料还可以用于构件纳米机械器件。
对于纳米粒子，其特性既不同于原子，又不同于晶体，从某种程度上，它是一种不同于本体材料的新材料，其物理化学性质与块状材料明显不同。当颗粒的粒子尺寸达到纳米级别时，其本身性质将会发生改变，包括小尺寸效应、量子尺寸效应和表面效应，并由此派生出块状固体所不具备的许多性质。
1) 小尺寸效应：当粒子的尺寸和光波波长、传导电子的德布罗意波长、超导态的相干长度及透射深度等物理特征尺寸相当或更小时[10]，它的周期性边界将被破坏，从而导致粒子的熔沸点、光性能和磁性能等相比于其他普通颗粒有了大的区别。例如，改变粒径可以使得物质红外吸收峰发生移动，可以制得纳米吸收材料，这在隐形技术和电磁屏蔽上应用广泛。超顺磁性纳米粒子还可以做成磁性液体，用于电声器件和阻尼仪器等领域。
2) 量子尺寸效应：当纳米粒子尺寸接近波尔半径时，其费米能级附近的电子能级由连续态变成立能级[10]，相关的光、热、电、磁、声、超导电性能发生变化。量子尺寸效应在光电学占据着重要的地位，根据这一效应设计出了许多具有优越特性的器件。粒子的有效间隙[11]变宽，吸收和荧光光谱会发生蓝移的现象。