无机半导体量子点调控稀土离子发光及其应用研究

发布时间：2023-03-30 04:59

　　稀土发光材料由于其丰富的能级和4f电子的跃迁特性,具有多色光发射,发射线窄,色纯度高,发射波长分布区域宽,寿命长等其它发光材料无法比拟的特点,在照明和显示等领域得到了广泛的应用。同时,稀土发光材料也是太阳能电池进行光子能量转换的理想选择,可显著提高太阳能电池的效率。然而,由于稀土发光材料的吸收截面小、发光效率较低等问题,严重制约了稀土发光材料在一些领域的应用;另外,由于新的照明与显示技术的迅猛发展(如LED照明﹑液晶显示),一些传统的稀土照明与显示材料(如CRT﹑PDP荧光粉)被逐渐替代。同时,使用稀土光转换材料提高太阳能电池的能量转换效率依然处于实验室研究阶段。因此,探索高效稳定的新型稀土发光材料,拓展稀土发光材料在一些新兴领域的应用,对于稀土发光材料的发展和应用具有重要的意义。本论文主要针对稀土纳米发光材料上转换和量子剪裁发光过程中存在的问题,通过半导体表面等离子体和吸收截面大﹑声子能量低的钙钛矿量子点对上转换和量子剪裁发光进行了调控。通过Cu_2-xS半导体量子点的等离子体共振和能量传递效应增强了稀土上转换发光,得到了最高1500倍的增强,并将其应用到防伪显示...

【文章页数】：199 页

【学位级别】：博士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 稀土发光材料
        1.1.1 稀土光致发光
        1.1.2 量子剪裁发光
        1.1.3 稀土上转换发光
        1.1.4 稀土发光材料的应用
    1.2 等离子体半导体量子点
        1.2.1 自掺杂等离子体半导体量子点
        1.2.2 杂质掺杂等离子体半导体量子点
    1.3 钙钛矿量子点
        1.3.1 钙钛矿量子点的发展
        1.3.2 钙钛矿量子点的结构与光学性质
    1.4 论文的研究内容及研究意义
    1.5 参考文献
第二章 等离子体半导体量子点Cu_2-xS诱导的上转换荧光增强
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 Cu_2-xS量子点,NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺纳米粒子的合成及Cu_2-xS-MoO₃-NaYF₄复合薄膜的制备
        2.2.2 结构特性表征
    2.3 研究结果与讨论
        2.3.1 结构、形貌和组成的表征
        2.3.2 光学、电学、光热和光电性质
        2.3.3 Cu_2-xS-MoO₃-NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺复合薄膜的上转换荧光增强
        2.3.4 Au-MoO₃-NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺和Cu_2-xS-MoO₃-NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺复合薄膜的上转换荧光动力学
        2.3.5 Cu_2-xS-MoO₃-NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺复合薄膜的上转换增强机理
    2.4 小结
    2.5 参考文献
第三章 多种物理效应引起的协同上转换增强和角度依赖的防伪应用
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 Cu_2-xS量子点的合成
        3.2.2 NaYF₄:Yb³⁺(20%),Er³⁺(2%)@NaYF₄:Yb³⁺(10%),Nd³⁺(10%)UCNP的合成
        3.2.3 Cu_2-xS/MoO₃/NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺复合薄膜制备
        3.2.4 测量和表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 PMMA/NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺,Tm³⁺复合光子晶体中上转换白光发射的调制
        3.3.2 Cu_2-xS量子点的结构、形貌表征和光学性质
        3.3.3 多波长泵浦下Cu_2-xS量子点对上转换荧光的增强作用
        3.3.4 OPC/Cu_2-xS/MoO₃/NaYF₄中的三阶上转换荧光增强
        3.3.5 角度依赖型红外防伪
    3.4 小结
    3.5 参考文献
第四章 mCu_2-xS@SiO₂@RE2O₃核壳纳米复合材料诱导的上转换荧光增强及应用
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 Cu_2-xS量子点的合成
        4.2.2 mCu_2-xS@SiO₂@Y2O₃:Yb³⁺,Er³⁺纳米复合材料的合成
        4.2.3 mCu_2-xS@SiO₂@Y2O₃:Yb³⁺,Er³⁺薄膜和SiO₂@Y2O₃:Yb³⁺,Er³⁺薄膜的制备
        4.2.4 mCu_2-xS@SiO₂@Er2O₃纳米复合材料的合成
        4.2.5 钙钛矿太阳能电池的制备
        4.2.6 测试与表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 mCu_2-xS@SiO₂@Y2O₃:Yb³⁺,Er³⁺核壳复合材料
        4.3.2 指纹识别应用
        4.3.3 mCu_2-xS@SiO₂@Er2O₃纳米复合材料
        4.3.4 mCSE上转换材料敏化的钙钛矿太阳能电池
    4.4 小结
    4.5 参考文献
第五章 铈和镱共掺杂卤化物钙钛矿量子点提高硅太阳能电池效率的研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 无机钙钛矿量子点的合成
        5.2.2 钙钛矿量子点涂覆硅太阳能电池的制备
        5.2.3 涂覆钙钛矿量子点的单晶硅太阳能电池光电转换效率的测量
        5.2.4 测试与表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 稀土掺杂的钙钛矿量子点结构表征
        5.3.2 稀土掺杂钙钛矿量子点的发射光谱
        5.3.3 稀土掺杂的钙钛矿量子点用于提高硅电池光电转换效率
    5.4 小结
    5.5 参考文献
第六章 镱掺杂钙钛矿量子点中卤化物空位光致发光和量子剪裁发光的研究.
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 CsPbCl₃钙钛矿量子点的合成
        6.2.2 测试与表征
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 稀土掺杂钙钛矿量子点结构表征
        6.3.2 温度依赖的发光光谱
        6.3.3 温度依赖的PL光谱的拟合分析
    6.4 小结
    6.5 参考文献
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
作者简介以及在博士期间取得的科研成果
致谢



本文编号：3775242