摘 要：本文综述了硒化镉半导体纳米材料的制备与形貌控制方面的最新研究进展，介绍了硒化镉纳米材料的各种制备方法，并对各种制备方法的优缺点、反应机理进行了评价，并对这一领域的发展前景作了展望。

关 键 词：cdse；纳米材料；合成；尺寸控制

中图分类号：o 613; o 614　  文献标识码：a 

作者简介：高晓荣（1974-），女，讲师，主要从事半导体纳米材料的制备和物理性能研究。 

1  引言

半导体纳米材料因其具有独特的量子尺寸效应、表面效应和介电效应而表现出新奇的光电及化学性质，在发光材料、非线性光学材料、光敏材料、光催化材料等方面具有广阔的应用前景。由于具有较大的激子bohr半径，cdse纳米材料具有很强的的量子限域效应，使其更有利于在半导体光学、电学和力学等方面获得一些新奇特性。目前，cdse量子点的尺度已经能够得到较精确的控制，通过改变量子点的尺寸，其发射波长可以覆盖从绿到红的很大光谱范围，进而应用在生物标记和荧光显示等领域。据报道，美国贝尔实验室已经通过控制cdse纳米晶的尺寸，得到可在红、绿、蓝光之间变化的可调协发光二极管，实现了量子效应原理性器件的初步研制。随着研究的不断深入，cdse纳米晶除了最初的纳米颗粒外，还出现了纳米线、纳米棒、纳米带、纳米锯、纳米管、纳米核壳型双壳层体及各种形状的纳米晶，并以此为基本单元在一维、二维和三维空间组装成具有一定结构的纳米体系。本文从cdse的合成原理上对cdse纳米结构单元的制备、 尺寸与形貌控制做一全面总结，指出了该领域目前存在的问题以及今后的研究方向。

2  cdse纳米材料的制备方法

2.1  高温有机液相合成法

该法是在高沸点的有机溶剂中，通过选择合适的原料前体溶液，在惰性气氛下高温回流反应，制备cdse纳米晶的一种方法。1993年，bawendi小组[1]首次在反应体系中引入三辛基氧膦（topo）和三辛基膦（top），制备出高结晶度、单分散尺寸可控的cdse纳米晶。其具体方法为：将二甲基镉和硒粉分别溶于top中，制备出cdse前体溶液，并将其快速注入到热的topo中，230～260℃下生长cdse纳米晶，其粒径在12～115 å可调控，若将硒化四甲基硅[(tms)2se]代替se，可使生长cdse纳米晶温度降到100℃。此后，人们又在topo或top-topo 体系中引入三丁基磷（tbp）、十四碳烯膦酸（tdpa）、己基膦酸（hpa）和十六胺（had）等适当配体溶剂，改善反应的微环境，来进一步控制产物的尺寸和形貌。如:li等[2]在topo-hpa-tdpa体系中，以二甲基镉和硒粉为原料，高温热解，制备出尺寸均一，排列有序的cdse纳米棒，强的镉配体hpa或tdpa有利于形成高的前体浓度，利于棒状cdse纳米晶的生成。yu等[3]以硬脂酸镉和三丁基(辛基)硒磷（n-r3pse）为原料，bi纳米粒子为催化剂，topo中，240～300℃下，得到直径为5～20 nm，长达微米级的cdse纳米线，并可通过控制bi纳米粒子的尺寸调节cdse纳米线的直径大小。但是，金属有机镉前体制备和储存困难，且毒性较大，价格昂贵，由此，美国arkansas大学的peng研究小组[4]以cdo取代cd(ch3)2作为镉源，hda为络合剂，得到粒径小于2.0 nm，高质量单分散的cdse纳米晶，避免了剧毒金属有机化合物的使用，降低了反应进行的难度。

上述制备的cdse纳米晶尺寸较小，表面活性较高，易产生缺陷，故需要表面钝化增强其稳定性，同时可提高其荧光量子产率。此方法制备的cdse纳米晶常包敷一层有机表面活性剂，虽然可显著提高纳米晶的荧光效率以及纳米晶在溶剂中的分散性和粒子的加工性，但是，纳米晶的性质强烈依赖其所处的环境，其表面的强作用力和浓度梯度易造成配体的流失，从而导致纳米晶的光致氧化、侵蚀和溶解，以无机壳层进行表面修饰可解决上述问题。peng研究组[5]借鉴分子束外延扩散中的原子层外延生长概念，提出了过量离子吸附反应的方法（silar）。首先选择活性较低的反应前体来控制壳层的生长速率，然后采用交替加入cd前体和s前体的方法生长壳层，精确控制加入量来达到每次加入只生长单原子层的外壳结构，大量合成出cdse/cds核壳纳米晶。 

2.2  水热（溶剂热）合成法

水热法是指在高压釜中，采用水溶液作为反应介质，通过将反应体系加热到临界温度（或接近临界温度），在体系中产生高温高压环境，从而进行无机合成与材料制备的方法。李亚栋研究组[6]以cd粉和se粉为源，分别以乙二胺和吡啶为溶剂，120～200℃下反应8～40小时，分别得到了棒状和球状cdse纳米晶，他们发现，有机溶剂的种类和反应温度与cdse纳米晶体的成核和生长有密切的关系。因此，溶剂不同，所得cdse纳米晶的尺寸、形状和结构亦不相同。吡啶与乙二胺可以与cd2+络合，但又由于络合能力的不同，导致cdse纳米晶的形貌随之发生变化。钱逸泰等以亚硒酸钠和硝酸镉为原料，聚乙烯醇（pva）存在下，乙二胺为溶剂，成功长出了cdse纳米线，若反应不加pva，则可以得到短的cdse纳米棒。peng等直接以水为溶剂，cd粉和se粉为原料，180℃反应