本文選題：量子點(diǎn) + 熒光衰減壽命　； 參考：《天津理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：量子點(diǎn)由于其光譜可調(diào)諧,發(fā)光效率高,是近年來發(fā)展起來的一類新型功能材料,在發(fā)光器件、光催化、生物成像、光伏電池、傳感器以及激光等領(lǐng)域中均有著非常廣泛的應(yīng)用。目前通常采用的調(diào)節(jié)發(fā)射光譜范圍的手段有改變量子點(diǎn)顆粒尺寸,改變組分等方法。本文采用熱注入法制備了不同粒徑的ZnAg InSe量子點(diǎn)及不同Zn/Ag前驅(qū)物配比的ZnxAgInSe量子點(diǎn),同時(shí)合成了包覆ZnSe殼層的ZnAgInSe/ZnSe量子點(diǎn)。通過熒光衰減壽命、變溫PL的測試分析了其內(nèi)部發(fā)光機(jī)制。具體內(nèi)容如下:通過熱注入法制備了不同顆粒尺寸的ZnAgInSe量子點(diǎn)。受量子尺寸效應(yīng)的影響,隨著顆粒尺寸的增加發(fā)光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)且光譜發(fā)生紅移。通過進(jìn)一步測試熒光衰減壽命來研究其內(nèi)部的發(fā)光機(jī)制,主要是由導(dǎo)帶到內(nèi)部能級(jí)的復(fù)合,表面相關(guān)的復(fù)合以及施主-受主對(duì)復(fù)合三個(gè)過程共同作用的結(jié)果,且施主-受主對(duì)的復(fù)合占主要部分。同時(shí),我們對(duì)不同顆粒尺寸的ZnAgInSe量子點(diǎn)測試了變溫PL光譜,并研究了變溫光譜的發(fā)射峰位置,發(fā)射峰強(qiáng)度以及半高寬與溫度之間的變化關(guān)系�？梢园l(fā)現(xiàn)峰強(qiáng)度隨著溫度的升高而減弱,這可能是由于熱激活非輻射復(fù)合機(jī)制引起的。ZnAgInSe量子點(diǎn)變溫發(fā)射光譜的展寬可能是激子-聲子的耦合導(dǎo)致的,黃昆因子隨著顆粒尺寸的增加而增大,表明了激子-聲子耦合作用增強(qiáng)。通過熱注入法制備了不同組分的ZnxAgInSe(x=0.3,0.5,1)量子點(diǎn),通過改變Zn/Ag配比成功的調(diào)節(jié)了量子點(diǎn)的發(fā)光峰范圍�？梢园l(fā)現(xiàn),隨著Zn/Ag配比的增加發(fā)射光譜發(fā)生了明顯的藍(lán)移,同時(shí)發(fā)光強(qiáng)度也相應(yīng)的增強(qiáng),表明量子點(diǎn)中Zn空位(VZn)和Ag空位(VAg)的數(shù)量發(fā)生了變化,Zn組分的增加引起了VAg的降低,而VZn相應(yīng)的增加。我們進(jìn)一步測試了ZnxAgInSe量子點(diǎn)的變溫PL譜,并研究了發(fā)射峰位置,半高寬,峰強(qiáng)度隨溫度的變化關(guān)系。隨著Zn/Ag配比的增加黃昆因子S逐漸降低,可能是由于晶格結(jié)構(gòu)的熱膨脹引起了帶隙能量的變化。ZnxAgInSe量子點(diǎn)的發(fā)光機(jī)制可以描述為以下三個(gè)過程:導(dǎo)帶到內(nèi)部能級(jí)的復(fù)合,表面相關(guān)的復(fù)合以及施主-受主對(duì)復(fù)合,其中施主-受主對(duì)復(fù)合占主導(dǎo)地位。同時(shí),我們進(jìn)一步將ZnxAgInSe(x=1)量子點(diǎn)應(yīng)用在了溫度傳感器中。通過熱注入法制備了包覆不同ZnSe層數(shù)的ZnAgInSe/ZnSe量子點(diǎn)。隨著ZnSe殼層數(shù)量的增加,發(fā)光峰位發(fā)生藍(lán)移,且發(fā)光強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)。ZnAgInSe/ZnSe核/殼量子點(diǎn)的發(fā)光機(jī)制主要是由于導(dǎo)帶到內(nèi)部定域能級(jí)的復(fù)合、表面相關(guān)的復(fù)合以及施主-受主對(duì)復(fù)合,其中以施主-受主對(duì)的復(fù)合為主。通過測試變溫光譜,研究了發(fā)射峰位置,發(fā)射峰強(qiáng)度以及半高寬與溫度之間的變化關(guān)系�？梢杂^察到在10 K到300 K的溫度變化范圍內(nèi),隨著溫度的升高強(qiáng)度減弱且峰位紅移,光譜展寬。擬合得到黃昆因子S均小于1,說明其激子-聲子的耦合較弱,且隨著ZnSe層數(shù)的增加S逐漸降低,表明激子-聲子耦合逐漸下降。
[Abstract]:Quantum dots, due to their tunable spectrum and high luminescence efficiency, are a kind of new functional materials developed in recent years, such as light-emitting devices, photocatalysis, biological imaging, photovoltaic cells, photovoltaic cells. Sensors and lasers are widely used in many fields. At present, the usual methods to adjust the range of emission spectrum include changing the particle size of quantum dots and changing the composition of quantum dots. In this paper, ZnAg InSe quantum dots with different particle sizes and ZnxAgInSe quantum dots with different Zn / Ag precursor ratios have been prepared by thermal injection method. ZnAgInSe/ ZnSe quantum dots coated with ZnSe shell have been synthesized at the same time. The internal luminescence mechanism was analyzed by the fluorescence decay lifetime and the measurement of variable temperature PL. The main contents are as follows: ZnAgInSe quantum dots with different particle sizes were prepared by thermal injection. Under the influence of quantum size effect, the luminescence intensity increases obviously with the increase of particle size and the spectrum is red-shifted. The fluorescence decay lifetime is further measured to study the internal luminescence mechanism, which mainly consists of the recombination from the conduction to the inner energy level, the surface dependent recombination and the interaction of the donor-acceptor with the recombination. And the combination of the donor-acceptor pair is the main part. At the same time, we measured the variable-temperature PL spectra of ZnAgInSe quantum dots with different particle sizes, and studied the position of the emission peak, the intensity of the emission peak and the relationship between the half-maximum width and the temperature of the variable-temperature spectra. It can be found that the peak intensity decreases with the increase of temperature, which may be due to the broadening of the variable-temperature emission spectra of the .ZnAgInSe quantum dots caused by the thermally activated non-radiative recombination mechanism, which may be caused by the exciton-phonon coupling. The Huang Kun factor increases with the increase of particle size, indicating that the exciton-phonon coupling is enhanced. ZnxAgInSe QDs with different compositions were prepared by thermal injection. The range of luminescence peaks of QDs was successfully adjusted by changing the ratio of Zn- / Ag. It can be found that with the increase of Zn / Ag ratio, the blue shift occurs and the luminescence intensity increases correspondingly, which indicates that the increase of Zn vacancy (VZn) and Ag vacancy (VAg) in quantum dots leads to the decrease of VAg. However, VZn increased accordingly. We have further measured the variable-temperature PL spectra of ZnxAgInSe quantum dots, and studied the dependence of the position of emission peak, the half-maximum width and the peak intensity with temperature. With the increase of Zn / Ag ratio, the Huang Kun factor S decreases gradually, which may be due to the change of band gap energy caused by the thermal expansion of lattice structure. The luminescence mechanism of ZnxAgInSe quantum dots can be described as the following three processes: the recombination of the conduction to the inner energy level. Surface-dependent recombination and donor-acceptor-pair recombination, in which the donor-acceptor pair is dominant. At the same time, we further apply ZnxAgInSe (x1) quantum dots to the temperature sensor. ZnAgInSe- / ZnSe quantum dots coated with different ZnSe layers were prepared by thermal injection. With the increase of the number of ZnSe shell layers, the blue shift of luminescence peak occurs and the luminescence intensity increases gradually. The luminescence mechanism of ZnAgInSe-ZnSe / shell quantum dots is mainly due to the recombination of the conduction to the inner localized energy level. Surface-dependent recombination and donor-acceptor-pair recombination, in which the donor-acceptor pair is the dominant. The relationship between the position of the emission peak, the intensity of the emission peak, and the half-maximum width of the emission peak was studied by measuring the variable-temperature spectra. It can be observed that in the range of 10 K to 300 K, the intensity decreases and the peak redshifts with the increase of temperature, and the spectrum broadens. The fitting results show that the Huang Kun factor S is less than 1, which indicates that the exciton-phonon coupling is weak and decreases with the increase of the number of ZnSe layers, indicating that the exciton-phonon coupling decreases gradually.
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O471.1

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本文編號(hào)：2101509