● 摘要
近年来，通过复合、掺杂等技术手段改变、优化半导体的物化性能引起了广泛的研究兴趣。将半导体材料与贵金属复合，利用贵金属的等离子共振效应，可以有效调节半导体的光学、催化等性能，在光学器件、能源环境领域掀起了研究热潮；向半导体中添加磁性元素，可以获得兼具磁性材料和半导体材料双重性能的新型半导体，成为新一代自旋电子器件的重要材料。
本文通过水热法及离子交换法制备了球形多孔ZnS和ZnS/CuS复合纳米结构，并成功向ZnS及ZnS/CuS颗粒上加载了超小Au纳米粒子，合成ZnS/Au和ZnS/CuS/Au多元复合纳米材料；并对材料的物相结构、形貌、光学性能和光催化性能进行了系统分析。研究结果表明CuS与ZnS的复合明显提高了材料可见光范围的吸收，增强了ZnS对可见光的利用率；同时CuS的复合可以有效促进光激发电子空穴的分离，降低电子空穴复合率，从而提高了材料的光催化性能。使得局部电场强度增强，大量电子由Au的费米能级跃迁到高能级，进而注入ZnS及CuS，提高了材料的光催化性能和光致发光性能。为了进一步证明Au等离子体共振效应对ZnS/CuS光致发光性能的影响机制，在ZnS/CuS复合结构与Au纳米粒子间引入一定厚度的非晶SiO2隔离层，阻断ZnS/CuS与Au纳米粒子间的界面电子跃迁，结果表明Au等离子体共振效应产生的电子向ZnS/CuS的跃迁是提高复合材料光致发光性能的主要原因。
以Mn掺杂ZnO纳米棒为模板，通过硫化法制备了Mn-ZnO/Mn-ZnS核壳结构稀磁半导体异质纳米材料，并对材料的形貌、结构、光学和磁学性能进行了系统研究。结构测试表明掺杂Mn2+替代了ZnO核和ZnS壳层中Zn2+的位置，为替位掺杂。随着硫化时间的延长，Mn-ZnS厚度逐渐增加，异质结构在可见光区表现出很强的橙色发光，来源自Mn的d-d跃迁，且异质结构的带隙随壳层厚度的增加而增大。磁性能测试表明随着Mn-ZnS壳层厚度的增加，材料的室温铁磁性减弱，由此表明Mn-ZnO稀磁半导体纳米棒较强的铁磁性主要来源于材料的表面层，该结论为进一步研究稀磁半导体铁磁性起源，探索提高铁磁性的方法提供了依据。Mn-ZnO/Mn-ZnS核壳结构稀磁半导体异质纳米材料兼具铁磁性和优异的发光性能，为构造多功能稀磁半导体材料提供了思路。
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