CdSe/ZnS量子点光致发光薄膜的可控制备及其发光性能研究
发布时间：2022-01-05 07:04
具有量子限域特性的半导体纳米晶,又称量子点（quantum dots,简称QDs）,由于其量子尺寸效应而具有独特的光学和电学性能,如连续可调的发射波长、宽的激发光谱、窄的发射光谱、高的荧光量子产率和光化学稳定性以及抗荧光漂白,使其广泛应用于发光二极管（LED）、生物检测、激光器和太阳能电池敏化剂等方面,且在近来取得了重大研究进展。现今,高质量的荧光量子点通常通过胶体化学的方法（如有机相合成方法）制备得到。合成过程中,一方面,在其低禁带核上生长高带隙壳层使量子点核表面钝化,另一方面,在其表面引入有机配体,使量子点的尺寸均一且可溶于多种有机溶剂,荧光量子产率（PL QY）相对稳定。然而,当将量子点应用于光学器件如发光二极管时,需要与硅树脂混合,量子点与原始溶剂的分离使其表面的溶剂去除,从而可能导致量子点表面存在更多的表面缺陷和量子点的聚集。此外,在热固化过程中,还会引起量子点的荧光淬灭。因此,如何将量子点稳定在基质中是它们在固态器件实际应用中存在的关键问题。为了扩大量子点在固态显示和照明中的应用,将量子点封装到薄膜中是一种可行的方法。目前,研究者们已经开发了多种制备量子点光致发光薄膜材料的...
【文章来源】：河南大学河南省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）核壳结构的QDs示意图；（b）“热注入”法合成QDs的反应装置图
高质量的 QDs 都被证明是卓有成效的[34,37]。接着，Hines 和 Guyot-Sionnest 于 1996 年报道了 CdSe/ZnS 核/壳量子点的高温合成方法[38-39]，这些 QDs 在 23 ℃具有 50%的总量子产率，并且研究结果表明，此方法可实现高色纯度和高亮度的目的，这种高色纯度为其商业应用开辟了可能性。随后，QDs 的研究扩展到许多不同的领域。过去的十几年里，配体-量子点表面键合及其对 QDs 发光影响的研究有了很大进展[40-43]。表面配体对 QDs溶解性及其应用至关重要，配体对表面电子态的影响也很强，这就是所谓的“陷阱态”，它会降低 QDs 的发光效率，但人们对它的了解甚少。最近的研究证明，在量子点中，通常是由富含金属阳离子或硫系化合物阴离子（例如 Cd2+和 Se2 ）来平衡阴离子表面活性剂配体（如羧酸盐）或外层离子（如烷基）的电荷[43]。表面配体的结合和交换机理及其对电子结构的影响还有待进一步研究，这对提高量子点的发光效率和稳定性具有重要意义。
这些粒子的发光可以在一个非常宽的连续可调的光谱范围内，从紫外光，贯穿可见光，直至近红外和中红外波段。当尺寸分布较小时，发射带宽较窄，绝缘壳层外延生长后的荧光量子效率可接近100%。图1-3a也说明了可以通过改变QDs化学成分和尺寸来扩展其光谱可调性[49,50]。所以，基于量子点的这一特性，其带隙大小的调控可通过改变 QDs 颗粒尺寸来实现，从而大大降低对某些特定高成本发光材料的依赖性。与有机染料相比，量子点精确的光谱连续可调性（甚至在近红外区），是一个明显的优势。其中，基于 CdSe 的核壳量子点是目前可见光区量子点材料的首选[49,51-53]，硫族化物量子点在近红外器件的应用中占主导地位。图 1-3（a）在紫外光激发下，不同组成和尺寸的量子点溶液的发光照片；（b）CdSe/ZnS 和 PbS/CdS核/壳量子点的光致发光谱，插图展示了一个典型的核壳结构量子点示意图。引自参考文献[54]。（2） 色纯度高与传统的有机染料相比
本文编号：3569975
【文章来源】：河南大学河南省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）核壳结构的QDs示意图；（b）“热注入”法合成QDs的反应装置图
高质量的 QDs 都被证明是卓有成效的[34,37]。接着，Hines 和 Guyot-Sionnest 于 1996 年报道了 CdSe/ZnS 核/壳量子点的高温合成方法[38-39]，这些 QDs 在 23 ℃具有 50%的总量子产率，并且研究结果表明，此方法可实现高色纯度和高亮度的目的，这种高色纯度为其商业应用开辟了可能性。随后，QDs 的研究扩展到许多不同的领域。过去的十几年里，配体-量子点表面键合及其对 QDs 发光影响的研究有了很大进展[40-43]。表面配体对 QDs溶解性及其应用至关重要，配体对表面电子态的影响也很强，这就是所谓的“陷阱态”，它会降低 QDs 的发光效率，但人们对它的了解甚少。最近的研究证明，在量子点中，通常是由富含金属阳离子或硫系化合物阴离子（例如 Cd2+和 Se2 ）来平衡阴离子表面活性剂配体（如羧酸盐）或外层离子（如烷基）的电荷[43]。表面配体的结合和交换机理及其对电子结构的影响还有待进一步研究，这对提高量子点的发光效率和稳定性具有重要意义。
这些粒子的发光可以在一个非常宽的连续可调的光谱范围内，从紫外光，贯穿可见光，直至近红外和中红外波段。当尺寸分布较小时，发射带宽较窄，绝缘壳层外延生长后的荧光量子效率可接近100%。图1-3a也说明了可以通过改变QDs化学成分和尺寸来扩展其光谱可调性[49,50]。所以，基于量子点的这一特性，其带隙大小的调控可通过改变 QDs 颗粒尺寸来实现，从而大大降低对某些特定高成本发光材料的依赖性。与有机染料相比，量子点精确的光谱连续可调性（甚至在近红外区），是一个明显的优势。其中，基于 CdSe 的核壳量子点是目前可见光区量子点材料的首选[49,51-53]，硫族化物量子点在近红外器件的应用中占主导地位。图 1-3（a）在紫外光激发下，不同组成和尺寸的量子点溶液的发光照片；（b）CdSe/ZnS 和 PbS/CdS核/壳量子点的光致发光谱，插图展示了一个典型的核壳结构量子点示意图。引自参考文献[54]。（2） 色纯度高与传统的有机染料相比
本文编号：3569975
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