荧光分析在半导体材料领域有什么应用?

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半导体材料的早期应用:半导体的第一个应用就是利用它的整流效应作为检波器,就是点接触二极管(也俗称猫胡子检波器,即将一个金属探针接触在一块半导体上以检测电磁波)。除了检波器之外,在早期,半导体还用来做整流器、光伏电池、红外探测器等,半导体的四个效应都用到了。从1907年到1927年,美国的物理学家研制成功晶体整流器、硒整流器和氧化亚铜整流器。1931年,兰治和伯格曼研制成功硒光伏电池。1932年,德国先后研制成功硫化铅、硒化铅和碲化铅等半导体红外探测器,在二战中用于侦测飞机和舰船。二战时盟军在半导体方面的研究也取得了很大成效,英国就利用红外探测器多次侦测到了德国的飞机。

今天,半导体已广泛地用于家电、通讯、工业制造、航空、航天等领域。1994年,电子工业的世界市场份额为6910亿美元,1998年增加到9358亿美元。而其中由于美国经济的衰退,导致了半导体市场的下滑,即由1995年的1500多亿美元,下降到1998年的1300多亿美元。经过几年的徘徊,目前半导体市场已有所回升。

制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求,包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。

纳米荧光技术包括具有荧光性质的各种纳米材料的制备,检测和应用。例如半导体荧光纳米材料,稀土荧光纳米材料和荧光蛋白等等。半导体纳米材料多为II,VI族III,V族的化合物,其中0维的就是量子点,此外还有一维的半导体纳米棒和纳米线,二维的各种膜等。而稀土荧光化合物则可以分为常见的(下转换)和上转换荧光材料。

最强且最有用的荧光物质多是具有较低能量差的π→π*跃迁产生的,即荧光物质分子中一定具有共轭双键这样的强吸收结构.几乎所有分析化学有用的荧光体系都含有一个以上的芳香基:如罗丹明B,8-羟基喹啉,桑色素.影响物质荧光强弱的主要结构因素:1、跃迁类型π→π*跃迁是产生荧光的主要跃迁类型,所以绝大多数能产生荧光的物质都含有芳香环或杂环.2、体系的共轭度增加,荧光效率一般也将增大.3、荧光效率高的物质,其分子多是平面构型,且具有一定的刚性.4、取代基效应.芳烃和杂环化合物的荧光光谱和荧光强度常随取代基而改变.如取代基存在,π电子的电子云与芳环上π电子能共平面,能扩大π电子共轭程度,可使荧光增强.一般说来,给电子取代基如-OH,-NH2,-OR,-NR2等能增强荧光;而吸电子取代基如-NO2,-COOH,-C=O,卤素离子等使荧光减弱.


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