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【6h】

核壳型CdSe/ZnS量子点吸收和光致发光谱特性及其热稳定性研究

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目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1选题的工作背景

1.1.1掺铒光纤放大器的研究现状

1.1.2量子点光纤放大器的提出

1.2量子点热稳定性研究的必要性

1.2.1量子点实现光放大的原理

1.2.1量子点实现光放大过程中的热稳定性问题

1.3研究过程中所碰到的问题及本文工作的创新点

1.4本文的章节结构

参考文献

第二章量子点的概念及用途

2.1量子点的概念

2.1.1量子点的发光原理

2.2量子点的制备

2.3量子点的基本物理效应

2.3.1表面效应

2.3.2量子限域效应

2.3.3宏观量子隧道效应

2.3.4量子尺寸效应

2.4.量子点的用途

参考文献

第三章Ⅱ-Ⅵ族量子点CdSe/ZnS的表征

3.1原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)

3.1.1原子力显微镜工作原理

3.1.2表征结果

3.2 X射线衍射技术(X-Ray Diffraction,XRD)

3.2.1 X射线衍射仪工作原理

3.2.2晶系的一些基本知识

3.2.3表征结果

3.3紫外-可见吸收光谱(Un-Vis Absorption)

3.3.1紫外-可见吸收仪工作原理

3.3.2表征结果

3.4光致发光谱(Photoluminescence,PL)

3.4.1光致发光谱仪工作原理

3.4.2表征结果

参考文献

第四章CdSe/ZnS量子点的光稳定性

4.1 CdSe/ZnS量子点的吸收谱随温度漂移情况

4.1.1实验部分

4.1.2实验结果

4.2 CdSe/ZnS量子点的光致发光谱随温度漂移情况

4.2.1实验部分

4.2.2实验结果

4.3 CdSe/ZnS量子点的吸收谱和光致发光谱随温度漂移结果讨论

4.3.1温度对峰值强度的影响

4.3.2温度对峰值波长的影响

4.4利用晶格热膨胀理论讨论CdSe/ZnS纳米晶体温度升高带隙变窄

4.4.1晶格膨胀理论

4.4.2 CdSe/ZnS纳米晶体带隙随温度变化的计算

参考文献

第五章空芯光纤的灌装及封装技术

5.1空芯光纤的灌装

5.2量子点光纤的封装

参考文献

第六章量子点光纤放大器的发展前景以及待解决的问题

6.1量子点光纤放大器的发展前景

6.2待解决的问题

6.2.1量子点的团聚问题

6.2.2光放大的验证问题

6.2.3量子点在空芯光纤中的固化问题

参考文献

第七章总结

致谢

作者在攻读硕士学位期间发表的论文及获得的奖励

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摘要

半导体纳米晶体可以通过改变其径粒大小来调节它的光致发光谱及吸收谱的峰值位置及谱分布,突破了天然元素固定光谱的限制,更适合用于一些需宽谱分布的光电子器件。基于这个优点,我们考虑将量子点应用于目前已不能满足全光通信要求的光放大器。 但是量子点在实现光放大过程中不可避免存在着热噪声,加之周围环境温度的不断改变,这使得我们在将量子点应用于器件之前必须考虑量子点本身的光谱热稳定性。由于适用通信波段的红外量子点(例如PbSe)非常昂贵,再加上红外光实验不如可见光方便,同时CdSe/ZnS量子点是目前合成技术最成熟、发光效率最高、也易于保存的一种量子点,因此,本文选择了CdSe/ZnS量子点作为研究对象。由于测试和表征手段的相似性,因此,本文采用的实验方法对PbSe等红外量子点也可借鉴或应用。 本文的创新点: 1.首次确定了25℃到100℃间CdSe/ZnS半导体纳米晶体的带隙与温度变化关系,确定了Varshni公式中的两个经验系数α和β。与体材料的温度系数相比,温度对离散化了的量子点能带带隙的影响明显小于连续能带结构的体材料。 2.用晶格热膨胀理论对由热膨胀导致的量子点尺寸变大而产生的带隙变窄量定量进行了计算。结果表明,晶格热膨胀理论可以很好地解释量子点带隙随温度变窄现象。 3.从工艺上探究了制备封装量子点光纤确实可行的方法。 本文的工作是构成量子点光电子器件(例如量子点光纤放大器、量子点温度传感器等)的重要的基础性工作。只有掌握了量子点的热稳定性以及由此导致的光谱的变化,才可能构成有实际意义的量子点光电子器件,这正是本文的意义所在。

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