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应用于白光LED上的掺杂量子点及其光稳定性研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 量子点的基本特性

1.2.1 量子尺寸效应

1.2.2 介电限域效应

1.2.3 表面效应

1.3 半导体量子点的发光特性

1.4 胶体半导体量子点

1.4.1 量子点的制备方法

1.4.2 核壳结构量子点

1.4.3 掺杂量子点

1.4.4 量子点的二氧化硅修饰

1.5 量子点在白光发光二极管中的应用研究

1.5.1 白色发光二极管的实现方法

1.5.2 量子点在白色发光二极管中的应用研究现状

1.6 本论文主要研究内容

第二章 CdS∶Mn/ZnS量子点的制备方法及性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验仪器及装置

2.2.2 实验试剂及材料

2.2.3 实验步骤

2.2.4 反应机理

2.3 CdS∶Mn/ZnS量子点的性能表征

2.3.1 CdS∶Mn/ZnS量子点的光学性能表征

2.3.2 CdS∶Mn/ZnS量子点的微观结构研究

2.4 本章小结

第三章 CdS∫Mn/ZnS@SiO2量子点的制备方法及性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验试剂材料

3.2.2 实验过程

3.2.3 CdS∶Mn/ZnS@SiO2量子点的性能表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 氨水催化对反应的影响

3.3.2 其他条件对反应的影响

3.3.3 最优制备方法

3.4 本章小结

第四章 应用于白光LED上的量子点的光稳定性研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.3.1 氧气对量子点光稳定性的影响

4.3.2 壳层包覆对量子点光稳定性的影响

4.3.3 基于CdS∶Mn/ZnS核壳掺杂量子点的自光LED

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 论文的不足以及展望

参考文献

攻读硕士学位期间完成的论文

致谢

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摘要

最近几十年,半导体量子点越来越受到广泛的关注。与传统有机染料相比,量子点具有更宽的激发光谱、更窄的发射光谱、更大的斯托克斯位移以及更优良的光稳定性等。因此,它在光电方面以及生物学方面显示出了重要的应用前景和学术价值,是一类很有前途的纳米材料。
  本文的研究内容分为四个部分:第一部分用一锅法合成CdS∶Mn/ZnS核壳掺杂结构的量子点;第二部分:在CdS∶Mn/ZnS核壳掺杂结构的量子点表面包覆二氧化硅壳层;第三部分:CdS∶Mn/ZnS核壳掺杂结构的量子点和CdS∶Mn/ZnS@SiO2量子点的光稳定性研究;第四部分:CdS∶Mn/ZnS核壳掺杂结构的量子点在白光LED中的应用研究。
  首先,采用一锅法合成了CdS∶Mn/ZnS核壳掺杂结构的量子点,ZnS壳层从一层包覆至四层。通过透射电镜图谱表明合成的量子点颗粒大小均一、单分散性好、光学性质稳定,之后对其微观结构进行表征。
  然后,测量了室温下CdS∶Mn/ZnS核壳掺杂结构的量子点的吸收谱、荧光光谱。结果表明,随着ZnS包层厚度的增加,吸收峰和发光峰发生轻微的红移,同时光致发光量子产率慢慢增大,在包覆两层时达到最高值。此外,我们通过W/O“反相微乳法”制备了CdS∶Mn/ZnS@SiO2量子点,相比sol-gel方法(即Stober)反向微乳法包覆过程更为简单,所得到的二氧化硅纳米晶拥有更“光滑”的表面且更良好的单分散性,更重要的是,拥有非极性配体的量子点可以直接被包覆上。之后,我们对CdS∶Mn/ZnS核壳掺杂结构的量子点和CdS∶Mn/ZnS@SiO2量子点的光稳定性展开研究,探索氧气以及二氧化硅壳层对量子点稳定性的影响,并对测量结果给予了分析。
  最后,尝试用所合成的CdS∶Mn/ZnS核壳掺杂结构的量子点应用在白光LED器件中并考察其各项性能。

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