本文關(guān)鍵詞：紅外納米材料的制備及其在近紅外發(fā)光二極管與雙穩(wěn)態(tài)器件中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 近紅外 PbS/CdS PbSe自組裝納米顆粒 二氧化硅 雙穩(wěn)態(tài)

【摘要】：半導(dǎo)體納米顆粒(量子點(diǎn))的材料加工工藝、化學(xué)合成等研究正在以驚人的速度進(jìn)展,同時(shí)也帶來(lái)一些與商業(yè)緊密聯(lián)系并且新奇和激動(dòng)人心的應(yīng)用前景。特別是近年來(lái)對(duì)窄帶系材料研究的興趣越來(lái)越濃厚。有關(guān)這些材料的研究結(jié)果得到了廣泛的應(yīng)用。例如紅外線(xiàn)光電(光學(xué)調(diào)節(jié)器、激光、光學(xué)成像設(shè)備和光電探測(cè)器),太陽(yáng)能電池,低成本/大尺寸的微電子,生物傳感器和生物成像系統(tǒng)。對(duì)于不同的材料而言,它們都帶有各自的優(yōu)缺點(diǎn),因此對(duì)于具有特殊應(yīng)用的量子點(diǎn),如何將這些材料組裝成"量子點(diǎn)固態(tài)薄膜"并保持其原有優(yōu)異性能是基于量子點(diǎn)器件應(yīng)用的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。本文的主要內(nèi)容是有關(guān)近紅外納米材料PbS、PbS/CdS量子點(diǎn)和二氧化硅包覆的PbSe自組裝納米顆粒的薄膜分別在近紅外發(fā)光二極管、電學(xué)雙穩(wěn)態(tài)器件方面的應(yīng)用。由于其自身獨(dú)特光電性質(zhì),近年來(lái)針對(duì)鉛屬膠體納米顆粒PbX(=S,Se,Te)在光電、夜視、發(fā)光二極管、生物標(biāo)記方面的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。相對(duì)于可見(jiàn)和紫外波段的光,鉛屬半導(dǎo)體能獲得在1.3 μm-1.6 μm無(wú)線(xiàn)電波段發(fā)光的高品質(zhì)量子點(diǎn)使其成為近紅外發(fā)光是很好的候選材料。因?yàn)殂U屬半導(dǎo)體具有較小的體相帶隙(PbS、PbSe和PbTe分別為0.41、0.28、0.31ev)和較大的激子波爾半徑,相對(duì)較大的量子點(diǎn)仍然具有量子限域效應(yīng)。在眾多鉛屬量子點(diǎn)中,PbS量子點(diǎn)不僅擁有良好的熒光特性而且其合成簡(jiǎn)單可控以及采用的S前驅(qū)體相對(duì)于Se/Te毒性較低等優(yōu)點(diǎn),使得其成為鉛屬量子點(diǎn)中的研究熱點(diǎn),自Hines和Scholes首次報(bào)道了膠體有機(jī)金屬油相路徑合成PbS納米顆粒以來(lái),基于PbS量子點(diǎn)的電致發(fā)光二極管成為了近紅外領(lǐng)域發(fā)光器件的熱門(mén)研究領(lǐng)域。然而目前用于近紅外發(fā)光的PbS或PbS/CdS核殼結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)的發(fā)光二極管效率不是很高。存在的問(wèn)題包括量子點(diǎn)的熒光效率不高、表而配體不適宜、器件結(jié)構(gòu)不合理等因素。針對(duì)這些問(wèn)題,本文的第二章講述了通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)前軀體的化學(xué)計(jì)量比、反應(yīng)溫度、殼層生長(zhǎng)時(shí)間以及配體的交換來(lái)改善近紅外納米材料PbS的光電性質(zhì)在鉛屬膠體量子點(diǎn)PbSe合成及應(yīng)用方面,自Murrray首次報(bào)道了熱注入方法來(lái)合成單分散的PbSe量子點(diǎn)以來(lái),在隨后的PbSe量子點(diǎn)研究工作中,報(bào)道了利用不同有機(jī)金屬前驅(qū)物在有機(jī)溶劑中合成PbSe納米顆粒的各種幾何形態(tài),包括球形、方形、條狀、八面菱形、直線(xiàn)和圓形。這些幾何形狀的主要生長(zhǎng)機(jī)制是較小的PbSe納米顆粒朝某個(gè)方向依附堆積形成自組裝結(jié)構(gòu)。自組裝結(jié)構(gòu)的光電性質(zhì)強(qiáng)烈的依靠不同的生長(zhǎng)方向以及顆粒大小。而對(duì)于PbSe三維八面自組裝納米顆粒的光學(xué)和電學(xué)的性質(zhì)應(yīng)用研究不是很多。單個(gè)納米顆粒利用二氧化硅包裹后有利于在電荷存儲(chǔ)和生物標(biāo)記方面的應(yīng)用,因?yàn)槎趸枘軌虮Ｗo(hù)納米顆粒的表面避免被氧化提高納米顆粒的穩(wěn)定性;另外,二氧化硅自身也是很好的絕緣材料和介電材料,通過(guò)調(diào)整反應(yīng)時(shí)間和前軀體濃度可以改變二氧化硅包覆層的厚度。第三章我們主要研究通過(guò)反微乳液法用二氧化硅包裹PbSe自組裝納米顆粒,進(jìn)而研究了基于這種二氧化硅包覆的PbSe在雙穩(wěn)態(tài)器件應(yīng)用中的載流子傳輸機(jī)制。由于在下一代記憶器件當(dāng)中有潛在的應(yīng)用,大面積機(jī)制靈活的有機(jī)電學(xué)雙穩(wěn)態(tài)器件已經(jīng)吸引了研究人員的很多注意力。在不同的掃描電壓下雙穩(wěn)態(tài)器件會(huì)呈現(xiàn)出兩種不同的電阻態(tài)。隨著半導(dǎo)體納米顆粒的合成和光電性質(zhì)的研究進(jìn)展,納米顆粒和聚合物混合已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在有機(jī)雙穩(wěn)態(tài)器件當(dāng)中。例如:聚合物金屬納米顆粒結(jié)構(gòu)和有機(jī)/無(wú)機(jī)納米顆粒/有機(jī)三明治結(jié)構(gòu)。近來(lái),無(wú)機(jī)半導(dǎo)體納米顆粒包括ZnO、CdSe-InP、Zr02被鑲嵌在有機(jī)襯底當(dāng)中,通過(guò)簡(jiǎn)單的溶液法旋涂制備雙穩(wěn)態(tài)器件。在第三章中我們報(bào)道了一種基于二氧化硅包裹PbSe自組裝納米顆粒全新材料制備的電學(xué)雙穩(wěn)態(tài)器件。其結(jié)構(gòu)如下:ITO/PEDOT:PSS/PbSeNCs@SiO2/Al,在這種結(jié)構(gòu)中二氧化硅包裹的PbSe自組裝納米顆粒與無(wú)機(jī)納米顆粒鑲嵌在有機(jī)襯底中功能是相似的。我們通過(guò)調(diào)控量子點(diǎn)表面的配體三辛基氧化膦和油酸之間的相互作用把PbSe量子點(diǎn)自組裝成三維八面納米顆粒,然后基于這種將這種二氧化硅包裹后的PbSe構(gòu)筑電雙穩(wěn)態(tài)器件,其器件具有較好的效果。通過(guò)表征電流-電壓(Ⅰ-Ⅴ)特性,我們研究了雙穩(wěn)態(tài)器件的載流子傳輸機(jī)制,發(fā)現(xiàn)電學(xué)雙穩(wěn)態(tài)器件的記憶效果與電荷存儲(chǔ)有關(guān)聯(lián)(包括電荷捕獲、電荷分離、電荷轉(zhuǎn)移)。
【關(guān)鍵詞】：近紅外 PbS/CdS PbSe自組裝納米顆粒 二氧化硅 雙穩(wěn)態(tài)
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;TN312.8
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-34
• 1.1 引言12-13
• 1.2 基于鉛量子點(diǎn)的合成13-20
• 1.2.1 硒化鉛(PbSe)量子點(diǎn)的合成13-16
• 1.2.2 硫化鉛(PbS)量子點(diǎn)的合成16
• 1.2.3 PbSe/CdSe與PbS/CdS核殼量子點(diǎn)的合成16-20
• 1.3 基于鉛量子點(diǎn)的表面修飾20-24
• 1.4 基于鉛量子點(diǎn)的性質(zhì)24-26
• 1.5 其它近紅外發(fā)光量子點(diǎn)26-27
• 1.6 近紅外納米顆粒的應(yīng)用27-28
• 1.6.1 近紅外量子點(diǎn)在近紅外發(fā)光二極管中的應(yīng)用27
• 1.6.2 近紅外核殼量子點(diǎn)在雙穩(wěn)態(tài)器件當(dāng)中的應(yīng)用27-28
• 1.7 本文研究的思路和主要內(nèi)容28-30
• 1.7.1 本文研究的思路28-29
• 1.7.2 本文研究的主要內(nèi)容29-30
• 參考文獻(xiàn)30-34
• 第二章 高熒光效率近紅外PbS和PbS/CdS核殼量子點(diǎn)的合成及其IR-LED的應(yīng)用34-58
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分34-37
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器34-35
• 2.1.2 鉛、鎘和硫前軀體的制備35
• 2.1.3 PbS量子點(diǎn)的制備35-36
• 2.1.4 PbS/CdS核殼量子點(diǎn)的制備36-37
• 2.1.5 基于PbS/CdS核殼量子點(diǎn)的近紅外發(fā)光二極管(IR-LED)的制備37
• 2.2 結(jié)果與討論37-52
• 2.2.1 PbS量子點(diǎn)的吸收,熒光和TEM圖37-39
• 2.2.2 油酸(OA)用量和不同鉛源對(duì)PbS量子點(diǎn)合成的影響與分析39-41
• 2.2.3 三辛氧磷(TOP)對(duì)PbS量子點(diǎn)合成的影響與分析41-45
• 2.2.4 PbS量子點(diǎn)進(jìn)行表面修飾的結(jié)果分析45-47
• 2.2.5 PbS/CdS核殼量子點(diǎn)的吸收,熒光和TEM的分析47-48
• 2.2.6 不同溫度對(duì)CdS殼層生長(zhǎng)的影響與分析48
• 2.2.7 不同量子點(diǎn)PbS核對(duì)長(zhǎng)殼的影響與分析48-51
• 2.2.8 不同CdS殼層厚度對(duì)發(fā)光二極管得到的數(shù)據(jù)與分析51-52
• 2.3 本章小結(jié)52-54
• 參考文獻(xiàn)54-58
• 第三章 二氧化硅包裹三維PbSe自組裝納米顆粒及其有效的雙穩(wěn)態(tài)器件58-66
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分58-60
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器58
• 3.1.2 有機(jī)金屬前軀體的制備58-59
• 3.1.3 PbSe自組裝納米顆粒的制備59
• 3.1.4 二氧化硅包裹PbSe自組裝納米顆粒的制備59
• 3.1.5 基于二氧化硅包裹PbSe自組裝納米顆粒的雙穩(wěn)態(tài)器件的制備59-60
• 3.2 結(jié)果與討論60-65
• 3.2.1 PbSe自組裝過(guò)程的TEM,SEM的結(jié)果與分析60
• 3.2.2 TOP與TOPO不同的比例對(duì)PbSe自組裝形狀的影響與分析60-61
• 3.2.3 鉛前驅(qū)物不同熱處理?xiàng)l件得到自組裝NCs的SEM的結(jié)果與分析61-62
• 3.2.4 TDPA替換OA得到PbSe自組裝NCs的SEM的結(jié)果與分析62-63
• 3.2.5 NH_3H_2O和TEOS的用量對(duì)SiO_2厚度增長(zhǎng)的影響與分析63-64
• 3.2.6 PbSe self-assembly NCs@SiO_2, PbSe self-assembly NCs, PbSe QDs, PbSeQD@SiO_2四種材料在相同的雙穩(wěn)態(tài)器件結(jié)構(gòu)下的數(shù)據(jù)結(jié)果與分析64-65
• 3.3 本章小結(jié)65-66
• 總結(jié)66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 碩士期間發(fā)表的論文及完成的工作72-74
• 致謝74

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本文編號(hào)：973897