本文選題：量子點(diǎn) + 白光發(fā)光二極管　； 參考：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：本論文研究工作主要來(lái)源于國(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目,半導(dǎo)體納米材料制備和量子點(diǎn)光電器件,項(xiàng)目編號(hào)是61225018和國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目,高效無(wú)機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)發(fā)光二極管的制備及關(guān)鍵問(wèn)題的研究,項(xiàng)目編號(hào)是61675086�？梢�(jiàn)光通信技術(shù)(visible light communication,VLC)是隨著白光發(fā)光二極管(light-emitting diode,LED)照明技術(shù)的發(fā)展而興起的無(wú)線光通信技術(shù)。白光LED具有功耗低、壽命長(zhǎng)、尺寸小等優(yōu)點(diǎn),可以取代熒光燈、白熾燈等傳統(tǒng)照明光源,成為下一代固體照明光源。與傳統(tǒng)照明光源相比,白光LED又具有響應(yīng)時(shí)間短、易于高速調(diào)制的特性,因此可以設(shè)計(jì)出基于白光LED的室內(nèi)可見(jiàn)光無(wú)線通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)照明和通信的雙重功能。目前,可見(jiàn)光通信大多處于實(shí)驗(yàn)階段,雖然整體系統(tǒng)已有實(shí)現(xiàn),但還存在有待于解決的諸多問(wèn)題。其中,如何制備高效率、高帶寬的白光LED器件是可見(jiàn)光通信中的關(guān)鍵難題。本文針對(duì)此難題展開(kāi)了詳細(xì)的研究與討論,采用短熒光壽命的膠體量子點(diǎn)(quantum dots,QDs)制備兼顧高發(fā)光效率和高帶寬的照明通信兩用白光LED,重點(diǎn)解決膠體量子點(diǎn)熒光粉與激發(fā)芯片組合器件所面臨的關(guān)鍵性問(wèn)題,以下是本文的主要研究?jī)?nèi)容:(1)研究了Cd Se/Zn S量子點(diǎn),Ag In S2/Zn S量子點(diǎn),Cs Pb X3(X=Cl,Br,I)鈣鈦礦量子點(diǎn)和聚合物點(diǎn)(ploymer dots,PDs)的性能,并分別采用這四種材料制備白光LED,分析了器件的光學(xué)特性及穩(wěn)定性,其中重點(diǎn)研究了無(wú)毒短熒光壽命的聚合物點(diǎn)的性質(zhì)。通過(guò)調(diào)節(jié)綠色和紅色PDs的比例制備出一批高顯色指數(shù)(color rendering index,CRI),色溫可調(diào)的白光LED。(2)建立理論模型分析白光LED結(jié)構(gòu)對(duì)其調(diào)制帶寬的影響,并且擬合調(diào)制帶寬與其藍(lán)光Ga N芯片表面量子點(diǎn)熒光粉材料的熒光壽命和光通量之間的關(guān)系。分析藍(lán)光Ga N芯片與量子點(diǎn)熒光粉之間的耦合發(fā)光對(duì)組合器件熒光壽命的影響機(jī)制和制約調(diào)制帶寬的主要因素,實(shí)現(xiàn)熒光壽命優(yōu)選的量子點(diǎn)熒光材料與激發(fā)源的有效匹配。(3)搭建白光LED器件調(diào)制帶寬的測(cè)試電路,包括發(fā)射端電路和接收端電路。發(fā)射端電路加載調(diào)制信號(hào),接收端采用高速光電二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器將信號(hào)放大,通過(guò)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)頻率,最終測(cè)量得到LED的調(diào)制帶寬。(4)分別選用不同熒光壽命的量子點(diǎn)材料:Cd Se/Zn S量子點(diǎn)、Zn Cu In S/Zn S量子點(diǎn)、聚合物點(diǎn)以及Cs Pb X3(X=Cl,Br,I)鈣鈦礦量子點(diǎn)和稀土YAG:Ce熒光粉材料制備白光LED器件,根據(jù)理論模型采用控制變量法逐一對(duì)模型中的變量進(jìn)行實(shí)際調(diào)節(jié),并進(jìn)行實(shí)際器件帶寬測(cè)試與表征,對(duì)比理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果,分析得出限制白光LED調(diào)制帶寬的因素。本文的創(chuàng)新點(diǎn)是:首次將量子點(diǎn)作為熒光粉制備的熒光組合白光LED應(yīng)用到可見(jiàn)光通信中,建立理論模型分析影響帶寬的因素,兼顧照明要求的高顯色性和高發(fā)光效率的同時(shí),突破了傳統(tǒng)熒光粉材料的帶寬局限性。
[Abstract]:The research work of this thesis is mainly from the National Outstanding Youth Science Foundation project, semiconductor nanomaterials preparation and quantum dot optoelectronic devices. The project number is 61225018 and the National Natural Science Foundation of China. Preparation of highly efficient Inorganic perovskite Quantum Dot Light-emitting Diodes and study of key problems, item number is 61675086. Visible light Communication (VLC) is a wireless optical communication technology developed with the development of white light-emitting diode light-emitting diode (LED) lighting technology. White LED has the advantages of low power consumption, long life and small size. It can replace fluorescent lamp, incandescent lamp and other traditional lighting sources and become the next generation solid lighting source. Compared with the traditional lighting source, the white LED has the characteristics of short response time and high speed modulation. Therefore, the indoor visible light wireless communication system and network based on white light LED can be designed to realize the dual functions of lighting and communication. At present, most of the visible light communication is in the experimental stage. Although the whole system has been implemented, there are still many problems to be solved. How to fabricate white LED devices with high efficiency and high bandwidth is a key problem in visible light communication. In this paper, a detailed study and discussion of this problem is carried out. Using colloidal quantum dot quantum dots (QDs) with short fluorescence lifetime to prepare white LEDs with high luminescence efficiency and high bandwidth, the key problem of the combination of colloidal quantum dot phosphors and excitation chips is solved. The following is the main research content of this paper: (1) the properties of CD Se/Zn S quantum dots Ag in S2/Zn S quantum dots (Cs Pb X3H XCU ClCBI) perovskite quantum dots (PQDs) and polymer dots (POD) have been studied. The optical properties and stability of the devices were analyzed, and the properties of the nontoxic and short-lifetime polymer spots were studied. By adjusting the ratio of green and red PDs, a batch of high color index (rendering) CRI and white light (LED. 2) with adjustable color temperature were prepared. A theoretical model was established to analyze the influence of white light LED structure on its modulation bandwidth. The relationship between the modulation bandwidth and the fluorescence lifetime and luminous flux of the quantum dot phosphors on the surface of the blue gan chip is also fitted. The mechanism of the coupling luminescence between the blue gan chip and the quantum dot phosphor on the fluorescence lifetime of the composite device and the main factors restricting the modulation bandwidth are analyzed. The effective matching of fluorescence material and excitation source is realized. The measurement circuit of modulation bandwidth of white LED device is constructed, including transmitter circuit and receiver circuit. The transmitter circuit loads the modulated signal, the receiver uses high-speed photodiode to convert the light signal into an electric signal, the signal is amplified by an operational amplifier, and the input signal frequency is adjusted. Finally, the modulation bandwidth of LED was measured. (4) White LED devices were fabricated by using the quantum dots with different fluorescence lifetimes: Zn Cu in S/Zn S quantum dots, polymer dots, Cs Pb X3 + XCU ClCU Br-I) perovskite quantum dots and rare earth YAG:Ce phosphors. According to the theoretical model, the variables in the model are adjusted one by one by the control variable method, and the actual device bandwidth is measured and characterized. Compared with the theoretical calculation results and the experimental results, the factors that limit the bandwidth of white LED modulation are analyzed. The innovation of this paper is that the fluorescent combination white LED prepared by quantum dots as phosphor is applied to visible light communication for the first time, and the theoretical model is established to analyze the factors affecting the bandwidth and to take into account the high color rendering and high luminous efficiency of lighting requirements. It breaks through the bandwidth limitation of traditional phosphor material.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN312.8

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本文編號(hào)：1868610