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【6h】

同质配体外延生长Al2O3自钝化层提高量子点光学稳定性的研究

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目录

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第一章 绪论

1.1量子点概述

1.2 量子点的发展历程

1.2.1 CdSe量子点的研究现状

1.2.2 CsPbBr3量子点的研究现状

1.3 量子点的物理性质

1.3.1 量子尺寸效应

1.3.2 表面效应

1.3.3量子点发光的物理化学过程

1.4 量子点的制备方法

1.4.1 CdSe量子点的合成方法

1.4.2 CsPbBr3量子点的合成方法

1.4.3核壳量子点的制备方法

1.5量子点材料的应用

1.5.1太阳能电池中的应用

1.5.2发光器件中的应用

1.5.3激光器中的应用

1.5.4光电探测器中的应用

1.5.5红外探测器中的应用

1.6 CdSe及CsPbBr3量子点降解机制

1.7本论文使用的表征方法

1.8本论文的主要研究内容

第二章CdSe/CdS及CdSe/nCdS/Al量子点光学稳定性的研究

2.1 CdSe/CdS及CdSe/nCdS/Al量子点的制备

2.1.1引言

2.1.2实验试剂与设备

2.1.3 CdSe/CdS及CdSe/nCdS/Al量子点的制备过程

2.2 CdSe/CdS及CdSe/nCdS/Al量子点的结果与讨论

2.2.1 CdSe/CdS及CdSe/nCdS/Al量子点的成分,形貌及结构分析

2.2.2 CdSe/CdS及CdSe/nCdS/Al量子点的PL光谱和吸收光谱分析

2.2.3 CdSe/CdS及CdSe/nCdS/Al量子点的荧光寿命分析

2.2.4 CdSe/CdS及CdSe/nCdS/Al量子点的变温光谱分析

2.2.5 CdSe/CdS及CdSe/nCdS/Al量子点光学稳定性的分析

2.3本章小结

第三章CsPbBr3及CsPbBr3/nZnS/Al量子点光学稳定性的研究

3.1 CsPbBr3及CsPbBr3/nZnS/Al量子点的制备

3.1.1引言

3.1.2实验试剂与设备

3.1.3 CsPbBr3及CsPbBr3/nZnS/Al量子点的制备过程

3.2 CsPbBr3及CsPbBr3/nZnS/Al量子点的结果与讨论

3.2.1 CsPbBr3及CsPbBr3/nZnS/Al量子点的成分和形貌表征

3.2.2 CsPbBr3及CsPbBr3/nZnS/Al量子点的PL和吸收光谱分析

3.2.3 CsPbBr3及CsPbBr3/nZnS/Al量子点的荧光寿命分析

3.2.4 CsPbBr3及CsPbBr3/nZnS/Al量子点的变温光谱分析

3.2.5 CsPbBr3及CsPbBr3/nZnS/Al量子点光学稳定性的分析

3.3本章小结

第四章K-CsPbBr3及K-CsPbBr3/Al量子点光学稳定性的研究

4.1 K-CsPbBr3及K-CsPbBr3/Al量子点的制备

4.1.1引言

4.1.2实验试剂与设备

4.1.3 K-CsPbBr3及K-CsPbBr3/Al量子点的制备过程

4.2 K-CsPbBr3及K-CsPbBr3/Al量子点的结果与讨论

4.2.1 K-CsPbBr3量子点的成分和形貌表征

4.2.2 K-CsPbBr3及K-CsPbBr3/Al量子点的PL和吸收光谱分析

4.2.3 K-CsPbBr3及K-CsPbBr3/Al量子点的荧光寿命分析

4.2.4 K-CsPbBr3及K-CsPbBr3/Al量子点的变温光谱分析

4.2.5 K-CsPbBr3及K-CsPbBr3/Al量子点光学稳定性的分析

4.3本章小结

第五章 全文总结及展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

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摘要

量子点(QDs)具有窄带隙、可调节发射以及高量子产率等优点,在生物成像、单光子发射器、激光器、光电探测器、发光器件等领域引起人们的广泛关注。然而,量子点在水,光环境中异常敏感,可归因于环境中的水分促进量子点生长(形成离子传输通道),而光辐照会加速量子点的表面发生降解从而降低其发光效率。量子点的稳定性在实际应用中将是一个较大的挑战,因此需要寻求一种有效的方法来解决这一问题。本文采用传统的热注入及相同配体包覆Al层的方法成功制备了CdSe/CdS,CdSe/nCdS/Al量子点及CsPbBr3,CsPbBr3/nZnS/Al量子点;通过控制钾-油酸盐(K-oleate)中钾与铯的摩尔比,合成了单分散的K-CsPbBr3和K-CsPbBr3/Al量子点,并采用同质配体包覆的方法在其外延生长氧化铝(Al2O3)自钝化层。通过变温PL及PL衰减寿命的测试,分析其内部发光机制并对量子点的稳定性进行了相应的测试。具体内容如下: 采用交替离子层吸附生长法(TC-SILAR)成功制备了CdSe/CdS量子点,同时利用相同配体包覆Al层的方法既提高了量子点的光学稳定性又能保持优良的荧光强度。与未包覆Al层的量子点相比,在强LED的照射下,CdSe/CdS/Al和CdSe/2CdS/Al量子点的光学稳定性有极大的提高。根据本文中的测试结果,我们推测这主要是由于Al2O3自钝化层的作用,在光辐照的过程中提高了样品温度使其发生氧化反应,保护量子点免受光降解以及水氧的侵蚀。 采用高温热注入法合成了CsPbBr3,CsPbBr3/ZnS量子点,并采用与前一章相同的方法制备出CsPbBr3/ZnS/Al和CsPbBr3/2ZnS/Al量子点。深入研究了CsPbBr3,CsPbBr3/ZnS,CsPbBr3/ZnS/Al和CsPbBr3/2ZnS/Al量子点的发光强度、发射峰位置和发射峰线宽(FWHM)随温度的变化规律。结果表明,CsPbBr3量子点的发光主要来源于激子复合。因电子-声子耦合与热膨胀相互作用使得发射光谱发生蓝移。利用LED持续照射CsPbBr3/ZnS/Al量子点使其最外层形成Al2O3来阻止量子点发生降解。经过光学稳定性的测试,发现CsPbBr3/ZnS/Al和CsPbBr3/2ZnS/Al量子点的稳定性得到明显的提高。 通过控制K-CsPbBr3溶液中钾与铯的摩尔比,制备了单分散的K-CsPbBr3量子点,采用前一章的方法合成了K-CsPbBr3/Al量子点。在LED的持续照射下,发现其光学稳定性显著增强。结果表明经过3小时的照射,CsPbBr3溶液的PL强度衰减为原来的一半,而K-CsPbBr3/Al溶液经过18小时的照射,其PL强度仅衰减15%。通过对K-CsPbBr3和K-CsPbBr3/Al量子点的形态,结构以及组成成分的表征,其结果可归因于钾离子的修饰作用,K-CsPbBr3量子点表面形成了一层较强的与钾相关的钝化层,大大降低了表面缺陷对量子点发光的影响。

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