氧化鋅量子點(diǎn)（ZnO QDs）因良好的生物相容性、禁帶寬度可調(diào)、環(huán)境友好、高量子效率以及易于合成等諸多優(yōu)點(diǎn),在熒光墨水,生物成像以及健康照明等領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。然而,氧化鋅量子點(diǎn)的制備仍然相對繁瑣并且產(chǎn)量較低（小于1克）,其在酸性條件和金屬離子存在的條件下存在嚴(yán)重的熒光猝滅問題。本論文中,針對這些問題,我們首次一次性大規(guī)模制備了高量子效率的氧化鋅量子點(diǎn),利用其在酸性和金屬離子存在條件下熒光猝滅的問題,實現(xiàn)了在酸雨檢測,高級信息加密,可重復(fù)書寫等方面的應(yīng)用。最后我們以氧化鋅量子點(diǎn)為空間載體分離碳點(diǎn),制備了碳-氧化鋅交替量子點(diǎn)鏈,并且探究其在健康照明方面的應(yīng)用。具體創(chuàng)新性如下:1、以醋酸鋅為前驅(qū)體,氫氧化鉀作為堿源,一次性制備了34克氧化鋅量子點(diǎn)熒光粉末。詳細(xì)研究了在不同條件下合成的ZnO QDs的結(jié)構(gòu)及其發(fā)光特性。瞬態(tài)光譜研究發(fā)現(xiàn)其發(fā)光主要來自于表面缺陷和深能級電子空穴的復(fù)合發(fā)光。我們以所制備的氧化鋅量子點(diǎn)粉末作為熒光粉,成功制備黃光發(fā)光二極管（LED）,為制備廉價、環(huán)保型氧化鋅量子點(diǎn)LED打下了基礎(chǔ)。2、詳細(xì)探究了所合成的ZnO QDs在酸性和金屬銅離子環(huán)境下的熒光猝滅現(xiàn)象,利用... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

CdSe量子點(diǎn)的理論結(jié)構(gòu)模型

圖 1.2 體材料和量子點(diǎn)的能帶圖。Fig. 1.2 Energy band diagram of bulk materials and QDs1.2.3 量子點(diǎn)的物理特性尺寸效應(yīng)：當(dāng)量子點(diǎn)的尺寸小于一定尺寸與其激子的波爾半徑相當(dāng)或者是更小時，量子點(diǎn)費(fèi)米能級附近的能級逐漸變寬，由準(zhǔn)連續(xù)能級變?yōu)殡x散能級；半導(dǎo)體納米粒子能級隨尺寸變小而能隙變寬的現(xiàn)象均可稱之為量子尺寸效應(yīng)[22]。 早在上個世紀(jì)六十年代，久保采用電子模型求得了金屬納米晶粒的能級間距 δ 為：δ=4Ef/3N。其中，Ef表示金屬納米晶的費(fèi)米勢能，而 N 為其中總的電子數(shù)。從上述模型可以指出能級的平均間距與金屬納米晶中的自由電子數(shù)成反比。按照能帶理論，金屬費(fèi)米能級附近電子能級一般是連續(xù)的，而這一點(diǎn)已經(jīng)被證實只有在高溫或者是宏觀尺寸條件下才成立。對于只有有限個電子的粒子來說，在低溫下電

圖 1.3 (a)在 365nm紫外燈照射下，量子點(diǎn)隨尺寸變化的發(fā)光照片和發(fā)光光譜；(b) 量子點(diǎn)隨尺寸變化的能級變化及光譜變化。Fig. 1.3 (a) The fluorescence imags and spectra of QDs under illumination of 365 nm; (b) Energyband and fluorescence spectra versus size of QDs表面效應(yīng)：由于量子點(diǎn)尺寸的較小，相對于體材料有大部分原子位于量子點(diǎn)的表面，因此量子點(diǎn)的比表面積隨尺寸的減小而不斷增大。由于量子點(diǎn)較大的比表面積，導(dǎo)致了量子點(diǎn)表面原子的配位不足、不飽和鍵和懸鍵增多。由于量子點(diǎn)表面的原子具有高的活性，很容易與其它原子結(jié)合。這將引起量子點(diǎn)大的表面能和表面高的活性，稱之為表面效應(yīng)。量子點(diǎn)的表面效應(yīng)一方面會引起量子點(diǎn)表面原子輸運(yùn)和結(jié)構(gòu)型的變化，另一方面也引起表面電子自旋構(gòu)象和電子能譜的變化。表面缺陷會導(dǎo)致捕獲電子或空穴，進(jìn)而影響量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)、引起非線性光學(xué)效應(yīng)[6]。


本文編號：3525080