ISBN 9783843955898

978-3-8439-5589-8, Reihe Nanotechnologie

Julian Cedric Porsiel
Size Determination of Cadmium Selenide Quantum Dots via Small-Angle X-Ray Scattering

177 Seiten, Dissertation Technische Universität Braunschweig (2024), Softcover, B5

Zusammenfassung / Abstract

Die steigende Nachfrage nach Quantenpunkten (engl. quantum dots; QDs) erfordert zuverlässige Qualitätsprüfmethoden. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Synthese von organisch passivierten CdSe-Kern-QDs und deren Charakterisierung mittels UV/Vis-Spektroskopie, Transmissionselektronenmikroskopie und SAXS. Ziel ist die Validierung von SAXS zur Korrelation optoelektronischer und dimensionaler Daten gemäß ISO/TS 17466. Der anzahlgewichtete Hartkugelparameter wurde mit einer relativen Abweichung von 6,9 ± 4,4 % bestimmt. Zusätzlich wurden volumengewichtete Parameter berechnet und als tight-binding-Modellfunktionen bereitgestellt. Ein Laborinstrument für SAXS ermöglichte Messungen von Sub-2 nm-Partikeln sowie gemischten Proben mit bimodalen Größenverteilungen (2-7 nm). Die rückführbaren Ergebnisse erhöhen das Vertrauen in die Messbarkeit solcher Partikel nahe der instrumentellen Auflösungsgrenze. Die generalisierte indirekte Fourier-Transformation ergab konsistente Mittelwerte für bimodale Proben, unterstreicht die Zuverlässigkeit von SAXS, jedoch wurden individuelle Populationsmodi nur durch gelockerte Lagrange-Multiplikatoren sichtbar. Die Haltbarkeit kolloidaler QDs wurde durch Einbetten in Epoxidharz untersucht, was zu handhabbaren Festkörperproben für SAXS führte. Die Ergebnisse stärken den Einsatz von Kern-CdSe-QDs als Sub-10-nm-Standard. Um Unsicherheiten im Herstellungsprozess zu minimieren, wird ein alternatives Designkonzept für vertikales Einbetten beschrieben. Eine proportionale Korrelation zwischen der umgebenden Matrix und der Bandlückenenergie wurde festgestellt, wobei Oberflächenrekonstruktionseffekte als Hauptursache gelten. Kritische Faktoren für die Etablierung eines CdSe-QD-Standards von der Vorsynthese bis zur Auswertung werden diskutiert, um den größenabhängigen Eigenschaftsbereich und die damit verbundene Unsicherheit präziser zu definieren.