發(fā)布時(shí)間：2022-02-09 22:36

　　量子點(diǎn)（QDs）是一種新型的半導(dǎo)體材料,由于帶隙可調(diào)和良好的光致發(fā)光性能備受矚目,被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、細(xì)胞成像等領(lǐng)域。近年來,鎘基量子點(diǎn),由于光學(xué)性能優(yōu)異而廣受顯示、照明領(lǐng)域的歡迎。但鎘元素的生物毒性限制了鎘基量子點(diǎn)在免疫分析、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用,對環(huán)境和人體都有巨大危害。本文研究的對象是無鎘量子點(diǎn)磷化銦（InP）,探究了發(fā)光原理,合成方法與器件應(yīng)用等內(nèi)容。當(dāng)前InP量子點(diǎn)還存在量子產(chǎn)率較低,無法大規(guī)模生產(chǎn)等問題,嚴(yán)重制約了InP QDs的應(yīng)用。本研究采用核殼結(jié)構(gòu)解決InP量子點(diǎn)量子產(chǎn)率不高的問題,對InP分別包覆不同的殼層（ZnSe和ZnS）和不同厚度的殼層,通過對比分析發(fā)現(xiàn)硒化鋅（ZnSe）在一定程度上可以兼顧帶隙和晶格常數(shù)（ZnSe 5.66?）的問題,但由于ZnSe的勢壘較小,核心內(nèi)的電子和空穴不易被限制,容易躍遷至殼層,導(dǎo)致光譜紅移,而為了得到綠光,需要將核心尺寸減小,使之色彩更純。當(dāng)體積較小時(shí),比表面積相對較大,因此表面缺陷增多,量子產(chǎn)率大大降低,并且其自身的化學(xué)穩(wěn)定性也制約ZnSe的應(yīng)用。通過摸索最佳反應(yīng)溫度、時(shí)間、投料比,最后我們發(fā)現(xiàn)硫化鋅（ZnS）為最佳的包覆層,... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省211工程院校985工程院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

晶體材料的能帶隨著尺寸的變化圖[12]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-7-1.2.3量子點(diǎn)的發(fā)光機(jī)理量子點(diǎn)是一種半導(dǎo)體材料，尺寸小于或者等于波爾激子半徑，由充滿電子的價(jià)帶和半滿或者未滿電子的導(dǎo)帶組成。對于粒徑大小不同的量子點(diǎn)，其分裂的能級也不相同，當(dāng)量子點(diǎn)粒徑越小，禁帶寬度就越寬。量子點(diǎn)的粒徑和帶寬成負(fù)相關(guān)。當(dāng)量子點(diǎn)被光激發(fā)后，如圖1-2所示，基態(tài)電子吸收能量躍遷到導(dǎo)帶，成為激發(fā)態(tài)電子，這樣在被激發(fā)的電子原來位置上會(huì)留有一個(gè)空穴，空穴與激發(fā)態(tài)的電子形成了電子-空穴對，隨后激發(fā)態(tài)電子躍遷回基態(tài)又變?yōu)榛鶓B(tài)電子，并且釋放能量從而發(fā)光，這就是量子點(diǎn)的第一發(fā)光形式-輻射復(fù)合[43]。圖1-2量子點(diǎn)的發(fā)光原理示意圖[43]除此之外，量子點(diǎn)發(fā)光方式還有其他兩種。輻射發(fā)光的波長取決于量子點(diǎn)的禁帶寬度，禁帶寬度又是由量子點(diǎn)粒徑?jīng)Q定的，也就是發(fā)光波長最終決定于量子點(diǎn)粒徑大校所以量子點(diǎn)的發(fā)光波長和范圍可以通過調(diào)控尺寸大校第二種是電子與表面缺陷的復(fù)合發(fā)光，由于量子點(diǎn)尺寸小，相對來說具有更大的比表面積，因此表面的缺陷增多，當(dāng)電子躍遷回基態(tài)時(shí)，缺陷可以捕獲電子，導(dǎo)致大部分的電子猝滅，從而發(fā)光效率非常低。第三種是電子和雜質(zhì)的復(fù)合發(fā)光，這也是摻雜的原理，摻雜的離子能夠在能級結(jié)構(gòu)中形成雜質(zhì)能級。當(dāng)躍遷回基態(tài)的電子與雜質(zhì)能級復(fù)合，也能夠釋放能量從而發(fā)光。1.2.4量子點(diǎn)的應(yīng)用量子點(diǎn)具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)和物化性質(zhì)，使得它在顯示領(lǐng)域，能源領(lǐng)域，太陽能電池，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以及生物領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-8-（1）量子點(diǎn)在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用由于隨著人們生活要求越來越高，而量子點(diǎn)在發(fā)光色度上更高，飽和度更好，所以量子點(diǎn)在顯示市場的應(yīng)用潛力非常大，最常見的應(yīng)用方式即如圖1-3量子點(diǎn)發(fā)光二極管(QLED)和如圖1-4所示QD-LCD。圖1-3QLED原理圖[44]如圖1-3所示為QLED原理圖，發(fā)光層為量子點(diǎn)，這是與有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）最大的區(qū)別，空穴與電子注入發(fā)光層形成光子發(fā)光。圖1-4QD-LCD原理圖QLED可以實(shí)現(xiàn)柔性顯示，厚度很薄，也很輕巧，響應(yīng)時(shí)間快，可視角較大。量子點(diǎn)能夠作為顯示使用就是因?yàn)樗墓庵掳l(fā)光性能，而QD-LCD如圖所示1-4，就是在發(fā)射藍(lán)光的LED面前放置帶有紅色量子點(diǎn)和綠色量子點(diǎn)的薄膜，這樣在藍(lán)光的照射下可以量子點(diǎn)可以發(fā)出紅光和綠光然后和原色藍(lán)光混合形成需要的白色背光[44]。量子點(diǎn)LED有很多優(yōu)點(diǎn)，比如它可以由膠體溶液制成，材料要求低，并且顏色可以通過調(diào)控量子點(diǎn)尺寸來間接調(diào)控，理論來說，量子點(diǎn)LED的耗能也比OLED更低，同等畫質(zhì)下節(jié)能為兩倍，而亮度提升了30%-40%，色彩飽和度更高，控制量子點(diǎn)尺寸調(diào)節(jié)顏色，無需“彩色過濾器”“陰罩”，精度高，他的材料是無機(jī)物，有更好的抗水性和抗氧抗侵蝕能力。在光學(xué)膜片，反射片涂層，擴(kuò)散板

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]近紅外Ag2S量子點(diǎn)的合成及在生物成像中的應(yīng)用[J]. 張丹,于金海,李冬澤,周淼,張穎.  高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2018(04)
[2]一種新型的多用途發(fā)光量子點(diǎn)——InP[J]. 尉紫冰,馬皓天,李旭,關(guān)麗.  物理通報(bào). 2017(10)
[3]Ag∶InP/ZnSe納米晶的合成與生物成像[J]. 亢艷艷,戚卉,周淼,張穎,莊家琪,楊軍星,王博蔚.  高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2017(09)
[4]量子點(diǎn)的合成方法與展望[J]. 楊芳淼,金哲明,孫可心,譚明月.  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2016(12)
[5]量子點(diǎn)及其合成研究中的常用表征技術(shù)簡介[J]. 徐之冀,胡育筑,嚴(yán)拯宇.  化學(xué)通報(bào). 2011(10)
[6]量子點(diǎn)太陽電池的探索[J]. 彭英才,傅廣生.  材料研究學(xué)報(bào). 2009(05)
[7]量子點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 王雅麗,張玉成,張桂珍.  中國實(shí)驗(yàn)診斷學(xué). 2009(06)
[8]CdSe量子點(diǎn)的線性和非線性光學(xué)特性[J]. 朱寶華,王芳芳,張琨,馬國宏,顧玉宗,郭立俊,錢士雄.  物理學(xué)報(bào). 2008(10)
[9]量子點(diǎn)的應(yīng)用概論[J]. 田宇光,陳優(yōu)生.  科技信息(學(xué)術(shù)研究). 2008(09)
[10]Novel Strategy for Synthesis of High Quality CdTe Nanocrystals in Aqueous Solution[J]. YAN Yu-xi1,2, MU Ying1, FENG Guo-dong2, ZHANG Lei2, ZHU Lin-lin2, XU Ling2, YANG Rui2 and JIN Qin-han1,2 1. Research Center for Analytical Instrumentation, College of Information Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, P. R. China; 2. Jilin Province Research Center for Engineering Technology of Analytical Instrumentation, College of Chemistry, Jilin University, Changchun 130021, P. R. China.  Chemical Research in Chinese Universities. 2008(01)

博士論文
[1]強(qiáng)熒光量子點(diǎn)的合成、性質(zhì)及其在生物標(biāo)記方面的應(yīng)用[D]. 沈冉.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]ZnSe量子點(diǎn)和Znx Cd1-xSe量子點(diǎn)的水相制備及表征[D]. 張丹寧.浙江師范大學(xué) 2010



本文編號：3617762