基于硅量子点的光电器件研究
发布时间：2021-07-12 09:19
硅量子点由于其优异的光吸收和光发射的性能,以及储量丰富、生物无毒和与现有体硅器件制备技术有较高的兼容性等特点,近年来已经在太阳电池、发光二极管、光电探测器、生物成像以及医学治疗等领域显示出广阔的应用前景。然而,由于对硅量子点的表面效应和成膜性质对器件性能影响的研究不够深入,因而目前基于硅量子点的光电器件的性能仍然相对较低。本论文利用表面含有氢原子和不同碳链配体钝化的硅量子点作为光吸收和光发射的活性层,在发挥其光电性质的同时,对其表面效应和成膜性质进行了研究,针对性地改善了硅量子点这两方面的性质,有效地提升了硅量子点光电器件的性能。本论文的主要研究内容和创新结果如下:（1）利用表面氢原子钝化的硅量子点与P3HT/PCBM体系进行混合,制备三元体异质结杂化太阳电池。利用硅量子点分别替代P3HT和PCBM,并且改变硅量子点的加入比例,研究了太阳电池性能和硅量子点加入量之间的关系。适当量的硅量子点加入P3HT/PCBM体系之后,不仅可以有效提升器件在短波段的吸收,并且可以通过构建级联结构来提升光生载流子的提取和传输效率。当5%的PCBM被硅量子点替代之后,器件的能量转换效率从2.93%增加到4...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２在室温下放置２个星期之后的硅量子点薄膜（ａ）在低电压（】００?ｍＶ）下从３００?Ｋ到１２０??Ｋ和（ｂ）在高电压下从２６０?Ｋ到８０?Ｋ的电流－电压曲线
１．１．２硅量子点的光学性质??由于量子限域效应，使得硅量子点的吸收和光致发光能量随着尺寸的减小而??蓝移，如图１．３所示。一般而言，桂量子点会在５００?ｎｍ以下的短波长范围有较??强的吸收［６］。??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??１２００１０００?８００?６００??ＳＩ???Ｓ１６??ｍ??１．０?１．２?１．４?１．６?１石?２．０?２．２?２．４?２．６??Ｅｇ?（ｅＶ）??图１．３?１－十二烯改性的硅量子点在３５０ｎｍ激发光下的光致发光（ＰＬ）图谱。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?ＰＬ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｓａｍｐｌｅ?Ｓ１－Ｓ１６．?Ｓｉ?ＱＤｓ?ｉｎ?ａｌｌ?ｔｈｅ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｈａｖｅ?ｂｅｅｎ??ｈｙｄｒｏｓｉｌｙｌａｔｅｄ?ｂｙ?ｕｓｉｎｇ?ｄｏｄｅｃｅｎｅ．?ＰＬ?ｉｓ?ｍｅａｓｕｒｅｄ?ａｔ?ｔｈｅ?ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?ｏｆ?３５０?ｎｍ．??他们的研究还表明，硅量子点光致发光的寿命会随着量子点尺寸的增大而增??加，如图１．４?（ａ）所示。不仅如此，硅量子点的发光效率与量子点尺寸也存在一定??关系。具体而言，硅量子点的发光效率的极值发生在７４０?ｎｍ发光对应的量子点??上，此时量子点的禁带宽度为１．６７?ｅＶ，对应尺寸为２．８?ｎｍ，如图１．４（ｂ）所示。??他们测得了不同尺寸的硅量子点的辐射和非辐射几率，通过理论计算他们发现：??对于福射复合几率而言，在硅量子点尺寸大于２．８?ｎｍ时，由于量子哏域效率的??影响，辐射复合几率会随着硅量子点尺寸的减小而上升；而当尺寸小于２．８?ｎｍ之??后
１．１．２硅量子点的光学性质??由于量子限域效应，使得硅量子点的吸收和光致发光能量随着尺寸的减小而??蓝移，如图１．３所示。一般而言，桂量子点会在５００?ｎｍ以下的短波长范围有较??强的吸收［６］。??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??１２００１０００?８００?６００??ＳＩ???Ｓ１６??ｍ??１．０?１．２?１．４?１．６?１石?２．０?２．２?２．４?２．６??Ｅｇ?（ｅＶ）??图１．３?１－十二烯改性的硅量子点在３５０ｎｍ激发光下的光致发光（ＰＬ）图谱。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?ＰＬ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｓａｍｐｌｅ?Ｓ１－Ｓ１６．?Ｓｉ?ＱＤｓ?ｉｎ?ａｌｌ?ｔｈｅ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｈａｖｅ?ｂｅｅｎ??ｈｙｄｒｏｓｉｌｙｌａｔｅｄ?ｂｙ?ｕｓｉｎｇ?ｄｏｄｅｃｅｎｅ．?ＰＬ?ｉｓ?ｍｅａｓｕｒｅｄ?ａｔ?ｔｈｅ?ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?ｏｆ?３５０?ｎｍ．??他们的研究还表明，硅量子点光致发光的寿命会随着量子点尺寸的增大而增??加，如图１．４?（ａ）所示。不仅如此，硅量子点的发光效率与量子点尺寸也存在一定??关系。具体而言，硅量子点的发光效率的极值发生在７４０?ｎｍ发光对应的量子点??上，此时量子点的禁带宽度为１．６７?ｅＶ，对应尺寸为２．８?ｎｍ，如图１．４（ｂ）所示。??他们测得了不同尺寸的硅量子点的辐射和非辐射几率，通过理论计算他们发现：??对于福射复合几率而言，在硅量子点尺寸大于２．８?ｎｍ时，由于量子哏域效率的??影响，辐射复合几率会随着硅量子点尺寸的减小而上升；而当尺寸小于２．８?ｎｍ之??后
本文编号：3279637
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２在室温下放置２个星期之后的硅量子点薄膜（ａ）在低电压（】００?ｍＶ）下从３００?Ｋ到１２０??Ｋ和（ｂ）在高电压下从２６０?Ｋ到８０?Ｋ的电流－电压曲线
１．１．２硅量子点的光学性质??由于量子限域效应，使得硅量子点的吸收和光致发光能量随着尺寸的减小而??蓝移，如图１．３所示。一般而言，桂量子点会在５００?ｎｍ以下的短波长范围有较??强的吸收［６］。??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??１２００１０００?８００?６００??ＳＩ???Ｓ１６??ｍ??１．０?１．２?１．４?１．６?１石?２．０?２．２?２．４?２．６??Ｅｇ?（ｅＶ）??图１．３?１－十二烯改性的硅量子点在３５０ｎｍ激发光下的光致发光（ＰＬ）图谱。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?ＰＬ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｓａｍｐｌｅ?Ｓ１－Ｓ１６．?Ｓｉ?ＱＤｓ?ｉｎ?ａｌｌ?ｔｈｅ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｈａｖｅ?ｂｅｅｎ??ｈｙｄｒｏｓｉｌｙｌａｔｅｄ?ｂｙ?ｕｓｉｎｇ?ｄｏｄｅｃｅｎｅ．?ＰＬ?ｉｓ?ｍｅａｓｕｒｅｄ?ａｔ?ｔｈｅ?ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?ｏｆ?３５０?ｎｍ．??他们的研究还表明，硅量子点光致发光的寿命会随着量子点尺寸的增大而增??加，如图１．４?（ａ）所示。不仅如此，硅量子点的发光效率与量子点尺寸也存在一定??关系。具体而言，硅量子点的发光效率的极值发生在７４０?ｎｍ发光对应的量子点??上，此时量子点的禁带宽度为１．６７?ｅＶ，对应尺寸为２．８?ｎｍ，如图１．４（ｂ）所示。??他们测得了不同尺寸的硅量子点的辐射和非辐射几率，通过理论计算他们发现：??对于福射复合几率而言，在硅量子点尺寸大于２．８?ｎｍ时，由于量子哏域效率的??影响，辐射复合几率会随着硅量子点尺寸的减小而上升；而当尺寸小于２．８?ｎｍ之??后
１．１．２硅量子点的光学性质??由于量子限域效应，使得硅量子点的吸收和光致发光能量随着尺寸的减小而??蓝移，如图１．３所示。一般而言，桂量子点会在５００?ｎｍ以下的短波长范围有较??强的吸收［６］。??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??１２００１０００?８００?６００??ＳＩ???Ｓ１６??ｍ??１．０?１．２?１．４?１．６?１石?２．０?２．２?２．４?２．６??Ｅｇ?（ｅＶ）??图１．３?１－十二烯改性的硅量子点在３５０ｎｍ激发光下的光致发光（ＰＬ）图谱。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?ＰＬ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｓａｍｐｌｅ?Ｓ１－Ｓ１６．?Ｓｉ?ＱＤｓ?ｉｎ?ａｌｌ?ｔｈｅ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｈａｖｅ?ｂｅｅｎ??ｈｙｄｒｏｓｉｌｙｌａｔｅｄ?ｂｙ?ｕｓｉｎｇ?ｄｏｄｅｃｅｎｅ．?ＰＬ?ｉｓ?ｍｅａｓｕｒｅｄ?ａｔ?ｔｈｅ?ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?ｏｆ?３５０?ｎｍ．??他们的研究还表明，硅量子点光致发光的寿命会随着量子点尺寸的增大而增??加，如图１．４?（ａ）所示。不仅如此，硅量子点的发光效率与量子点尺寸也存在一定??关系。具体而言，硅量子点的发光效率的极值发生在７４０?ｎｍ发光对应的量子点??上，此时量子点的禁带宽度为１．６７?ｅＶ，对应尺寸为２．８?ｎｍ，如图１．４（ｂ）所示。??他们测得了不同尺寸的硅量子点的辐射和非辐射几率，通过理论计算他们发现：??对于福射复合几率而言，在硅量子点尺寸大于２．８?ｎｍ时，由于量子哏域效率的??影响，辐射复合几率会随着硅量子点尺寸的减小而上升；而当尺寸小于２．８?ｎｍ之??后
本文编号：3279637
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3279637.html
