藍(lán)光至近紅外厚殼層InP量子點(diǎn)材料與器件研究
發(fā)布時(shí)間:2021-06-21 06:47
目前量子點(diǎn)已在LED,太陽(yáng)能電池,生物標(biāo)記,激光器與傳感器中得到廣泛應(yīng)用。制備綠色、環(huán)保、高效量子點(diǎn)一直是量子點(diǎn)領(lǐng)域的主要目標(biāo),而InP量子點(diǎn)材料作為Ⅲ-Ⅴ半導(dǎo)體材料的代表具有極大的研究意義。對(duì)于藍(lán)光InP量子點(diǎn),為了有效的限制電子于核心中,我們以ZnS為殼層包覆InP核心,得到468 nm藍(lán)光量子點(diǎn),在第一層ZnS包覆過(guò)程中,未反應(yīng)的硬脂酸鋅會(huì)阻礙電子和空穴的注入。通過(guò)加入過(guò)量的S-TOP與未反應(yīng)的硬脂酸鋅反應(yīng),可以使殘留的硬脂酸鋅完全反應(yīng)。同時(shí)在InP/ZnS量子點(diǎn)表面包覆生成的ZnS單體,可增加殼層的厚度,降低量子點(diǎn)之間的能量傳遞。純藍(lán)色I(xiàn)nP/ZnS量子點(diǎn)的QY可達(dá)45%,通過(guò)對(duì)量子點(diǎn)包覆SiO2明顯增加量子點(diǎn)的穩(wěn)定性。對(duì)于藍(lán)光QLED,其EQE達(dá)到了 1.7%,達(dá)到了文獻(xiàn)報(bào)道最高水平。對(duì)于綠光InP量子點(diǎn),我們使用價(jià)格低廉的(DMA)3P作為P源,選擇ZnMnS合金作為中間層來(lái)減少核心InP與殼層ZnS的晶格失配,MnS的帶隙為3.7 eV,比綠光的InP量子點(diǎn)寬,這種殼層能有效地限制核心InP中的電子和空穴,形成了type-Ⅰ型結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)。對(duì)于InP/ZnMnS/ZnS ...
【文章來(lái)源】:北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:139 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖2-2不同尺寸量子點(diǎn)光激發(fā)下照片??2.2量子點(diǎn)研究現(xiàn)狀??
?藍(lán)光至近紅外厚殼層InP量子點(diǎn)材料與器件研究???lD-growth?3?D-growth?1?D/2D-ripening??勘邊???^?Monomer?concentration??圖2-4不同濃度下CdSe量子點(diǎn)生長(zhǎng)示意圖I23〗??2003年,W.?William?Yu等叫251研宄了非配位溶劑中近單分散CdTe量子??點(diǎn)(閃鋅礦或纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu))、棒狀和四足形的形成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,配體??的鍵合強(qiáng)度和空間效應(yīng)顯著影響單體的反應(yīng)活性。2006年Narayan?Pradhan等??[26]報(bào)道了在相對(duì)較低的溫度(100-180°C)下制備高質(zhì)量的單晶CdSe納米線。??納米線的直徑在1.5到6ml!之間。這是通過(guò)調(diào)節(jié)胺的鏈長(zhǎng)并改變反應(yīng)溫度來(lái)??調(diào)節(jié)納米線直徑。2006年Yongcheng?Liu等1271發(fā)現(xiàn),在甲苯溶液中合成的??CdSe/CdS核殼量子點(diǎn)能有效地轉(zhuǎn)化為水溶性樹狀配體穩(wěn)定的量子點(diǎn)。結(jié)果表??明,所制備的樹枝狀量子點(diǎn)在甲苯中保持了?CdSe/CdS核殼量子點(diǎn)的60%的??光致發(fā)光效率。2008年Bridgette?Blackman等[2G1通過(guò)改進(jìn)的連續(xù)離子層吸附??和反應(yīng)(SILAR)技術(shù),制備了點(diǎn)狀和花生狀的高光致發(fā)光CdSe/CdTe/ZnSe??II/I型復(fù)合納米晶體。CdSe/CdTe?I丨型異質(zhì)結(jié)發(fā)出近紅外光。2011年Zheng??Li等Ml以空氣穩(wěn)定的普通原料合成了具有閃鋅礦(立方)晶體結(jié)構(gòu)的尺寸/形??狀可控的CdSe量子片(如圖2-5所示)。CdSe量子片近似為正方形,其橫向??尺寸在20和100?nm之間變化,厚度控制在1-3?nm之間,量子片以001或??111
?北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文???qy-16%—^?j??I^\l?I?-?■??350?400?450?500?550????Wavelength?(nm)??1?mm??■—?—??圖2-5?CdSc量子片PL與UV光譜及不同尺寸量子點(diǎn)TEM圖I28】??2003年W.?William?Yu等[25]研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于高質(zhì)量的CdTe、CdSe和CdS??量子點(diǎn),其第一激子吸收峰的消光系數(shù)強(qiáng)烈依賴于量子點(diǎn)的尺寸,介于平方??和立方之間。測(cè)量是使用監(jiān)控純化程序純化的量子點(diǎn)或通過(guò)控制蝕刻方法制??備的量子點(diǎn)進(jìn)行的。在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi),表面配體的性質(zhì)、溶劑的折射率、??量子點(diǎn)的PL量子產(chǎn)率、量子點(diǎn)的合成方法以及測(cè)量溫度對(duì)于給定尺寸量子??點(diǎn)的消光系數(shù)均未產(chǎn)生影響。??對(duì)于量子點(diǎn)性質(zhì)影響較大的除了殼層外,表面配體也產(chǎn)生較大影響。2004??年Jose?Aldana等t29]介紹了一種用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)滴定法測(cè)定納米晶表面配體pH值的??方法。結(jié)果表明,納米晶的析出是由納米晶表面的配位鍵離解引起的。由于??在相對(duì)低的pH范圍內(nèi)的質(zhì)子化,在2至7之間發(fā)生質(zhì)子化,配體從表面脫??離。相反,發(fā)現(xiàn)納米晶體的再分散僅由配體的脫質(zhì)子決定,用配體的尺寸依??賴性初步確定了與納米晶配位鍵形成相關(guān)的尺寸依賴性自由能。2007年??以極弱配體(吡啶)穩(wěn)定的CdSe量子點(diǎn)為對(duì)象,采用核磁共??振(NMR)技術(shù)對(duì)CdSe量子點(diǎn)在平衡吸附/解吸體系中的鍵合和游離烷基胺??配體進(jìn)行了區(qū)分。對(duì)于CdSe量子點(diǎn)和辛胺配體,CdSe量子點(diǎn)配體吸附/解吸??過(guò)程的化學(xué)平衡常數(shù)(K)約為50-100,相應(yīng)的吉布斯自由能計(jì)算為9.8-11.5??kJ/m
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]持續(xù)注射法合成InPZnS/ZnS核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的研究[J]. 黃璐,李志春,黃壽強(qiáng),Peter Reiss,李良. 化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(03)
本文編號(hào):3240200
【文章來(lái)源】:北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:139 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖2-2不同尺寸量子點(diǎn)光激發(fā)下照片??2.2量子點(diǎn)研究現(xiàn)狀??
?藍(lán)光至近紅外厚殼層InP量子點(diǎn)材料與器件研究???lD-growth?3?D-growth?1?D/2D-ripening??勘邊???^?Monomer?concentration??圖2-4不同濃度下CdSe量子點(diǎn)生長(zhǎng)示意圖I23〗??2003年,W.?William?Yu等叫251研宄了非配位溶劑中近單分散CdTe量子??點(diǎn)(閃鋅礦或纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu))、棒狀和四足形的形成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,配體??的鍵合強(qiáng)度和空間效應(yīng)顯著影響單體的反應(yīng)活性。2006年Narayan?Pradhan等??[26]報(bào)道了在相對(duì)較低的溫度(100-180°C)下制備高質(zhì)量的單晶CdSe納米線。??納米線的直徑在1.5到6ml!之間。這是通過(guò)調(diào)節(jié)胺的鏈長(zhǎng)并改變反應(yīng)溫度來(lái)??調(diào)節(jié)納米線直徑。2006年Yongcheng?Liu等1271發(fā)現(xiàn),在甲苯溶液中合成的??CdSe/CdS核殼量子點(diǎn)能有效地轉(zhuǎn)化為水溶性樹狀配體穩(wěn)定的量子點(diǎn)。結(jié)果表??明,所制備的樹枝狀量子點(diǎn)在甲苯中保持了?CdSe/CdS核殼量子點(diǎn)的60%的??光致發(fā)光效率。2008年Bridgette?Blackman等[2G1通過(guò)改進(jìn)的連續(xù)離子層吸附??和反應(yīng)(SILAR)技術(shù),制備了點(diǎn)狀和花生狀的高光致發(fā)光CdSe/CdTe/ZnSe??II/I型復(fù)合納米晶體。CdSe/CdTe?I丨型異質(zhì)結(jié)發(fā)出近紅外光。2011年Zheng??Li等Ml以空氣穩(wěn)定的普通原料合成了具有閃鋅礦(立方)晶體結(jié)構(gòu)的尺寸/形??狀可控的CdSe量子片(如圖2-5所示)。CdSe量子片近似為正方形,其橫向??尺寸在20和100?nm之間變化,厚度控制在1-3?nm之間,量子片以001或??111
?北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文???qy-16%—^?j??I^\l?I?-?■??350?400?450?500?550????Wavelength?(nm)??1?mm??■—?—??圖2-5?CdSc量子片PL與UV光譜及不同尺寸量子點(diǎn)TEM圖I28】??2003年W.?William?Yu等[25]研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于高質(zhì)量的CdTe、CdSe和CdS??量子點(diǎn),其第一激子吸收峰的消光系數(shù)強(qiáng)烈依賴于量子點(diǎn)的尺寸,介于平方??和立方之間。測(cè)量是使用監(jiān)控純化程序純化的量子點(diǎn)或通過(guò)控制蝕刻方法制??備的量子點(diǎn)進(jìn)行的。在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi),表面配體的性質(zhì)、溶劑的折射率、??量子點(diǎn)的PL量子產(chǎn)率、量子點(diǎn)的合成方法以及測(cè)量溫度對(duì)于給定尺寸量子??點(diǎn)的消光系數(shù)均未產(chǎn)生影響。??對(duì)于量子點(diǎn)性質(zhì)影響較大的除了殼層外,表面配體也產(chǎn)生較大影響。2004??年Jose?Aldana等t29]介紹了一種用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)滴定法測(cè)定納米晶表面配體pH值的??方法。結(jié)果表明,納米晶的析出是由納米晶表面的配位鍵離解引起的。由于??在相對(duì)低的pH范圍內(nèi)的質(zhì)子化,在2至7之間發(fā)生質(zhì)子化,配體從表面脫??離。相反,發(fā)現(xiàn)納米晶體的再分散僅由配體的脫質(zhì)子決定,用配體的尺寸依??賴性初步確定了與納米晶配位鍵形成相關(guān)的尺寸依賴性自由能。2007年??以極弱配體(吡啶)穩(wěn)定的CdSe量子點(diǎn)為對(duì)象,采用核磁共??振(NMR)技術(shù)對(duì)CdSe量子點(diǎn)在平衡吸附/解吸體系中的鍵合和游離烷基胺??配體進(jìn)行了區(qū)分。對(duì)于CdSe量子點(diǎn)和辛胺配體,CdSe量子點(diǎn)配體吸附/解吸??過(guò)程的化學(xué)平衡常數(shù)(K)約為50-100,相應(yīng)的吉布斯自由能計(jì)算為9.8-11.5??kJ/m
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]持續(xù)注射法合成InPZnS/ZnS核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的研究[J]. 黃璐,李志春,黃壽強(qiáng),Peter Reiss,李良. 化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(03)
本文編號(hào):3240200
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