表面修饰的ZnS∶Mn量子点的发光性质及其对生物分子的检测

杜鸿延，魏志鹏，2*，李 霜，楚学影，方 铉，2，方 芳，李金华，陈新影，王晓华

(1.长春理工大学理学院，吉林长春 130022;2.长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室，吉林长春 130022)

1 引 言

无机半导体量子点的发光波长可调、激发谱连续、发射谱窄并具有较好的光稳定性，在电致发光器件、荧光标记和生物分析、太阳能电池等领域具有十分重要的应用。对无机量子点进行掺杂，可以产生新的电子-空穴复合中心，从而使掺杂型半导体具有全新的光学性质。1998年，Alivisatos［1］和 Nie［2］研究组同时在《Science》杂志上发表了将CdSe半导体量子点作为荧光标记物进行生物分析的研究工作。此后，半导体量子点在生物检测及组织成像领域的应用逐渐开始受到重视。ZnS是重要的Ⅱ-Ⅵ宽禁带直接带隙半导体材料［3］，由于其光传导性好，在可见光及红外范围内的分散度低并且具有优良的荧光效应，在平板显示、阴极射线发光材料、传感器［4-5］等领域有着广泛的应用。相比于Cd材料，无毒性的ZnS更适合用于生物分析方面。1994年，N.Bhargva［6］等首先报道了ZnS∶Mn量子点的合成和性质研究。他们发现ZnS:Mn量子点和其体相材料相比具有更高的荧光量子产率，并且荧光寿命有所缩短，他们认为这是由于量子点尺寸减小导致掺杂Mn的d电子态和ZnS的s-p态产生强的杂化所造成的，这一发现使得人们开始重视对掺杂型量子点的研究。

对半导体量子点进行表面修饰可消除表面相关的非辐射跃迁路径，从而减少表面的缺陷中心;另外，修饰剂的功能基团的能量会直接转移到掺杂离子之间，导致量子点的光致发光增强。……