Dual-emittierende CdSe-Kugel/CdS-Stab/PbS-Kugel-Nanokristalle hergestellt über eine partielle Kationenaustauschreaktion

Abstract

Komplexe halbleitende Heteronanokristalle können einzigartige optische Eigenschaften aufweisen, die in Nanokristallen der einzelnen Materialien nicht vorhanden sind. Dual-emittierende Nanostäbe mit Fluoreszenz sowohl im sichtbaren als auch im infraroten Spektralbereich werden durch eine Kombination von anisotropem Wachstum von CdS-Nanostäben auf sphärischen CdSe-Nanokristallen und einem sukzessiven partiellen Cd-zu-Pb-Kationenaustausch hergestellt. In dieser Arbeit wird deutlich, dass der Beginn der Austauschreaktion unter Beteiligung von Bleihalogenid in Oleylamin an der Spitze der CdS-Nanostäbe ist. Dies führt zur Bildung von CdSe-Kugel/CdS-Stab/PbS-Kugel-Nanokristallen (im Englischen: Dot/Rod/Dot (DRDs)). Neben diesen DRDs enthält das Reaktionsprodukt auch kürzere Nanostäbe und einzelne sphärische Nanokristalle. Ihr Anteil hängt von der Reaktionszeit, der Menge und der Art der Bleiquelle und dem Durchmesser der Nanostäbe ab. Durch die Analyse dieser Parameter konnte der Reaktionsmechanismus erfolgreich aufgedeckt, modelliert und simuliert werden. Außerdem wurden die Parameter sorgfältig angepasst, sodass DRDs mit einer Ausbeute von über 95 % synthetisiert werden konnten. Die kristallinen DRDs wurden schließlich in ersten Messungen auf ihre optischen Eigenschaften untersucht. Ensemble-Proben und einzelne DRDs emittierten dual im sichtbaren und nahinfraroten Bereich. Zeitkorrelierte Spektroskopie lieferte zudem erste Einblicke in die Rekombinationsdynamik.