本文關(guān)鍵詞：銅銦硫膠體量子點與高品質(zhì)因子微腔耦合的光學(xué)性質(zhì)研究

  更多相關(guān)文章： CuInS_2/ZnS膠體量子點 微盤微腔 俄歇復(fù)合 光氧化過程 能量共振轉(zhuǎn)移

【摘要】：半導(dǎo)體量子點是準零維結(jié)構(gòu),不同于其體材料,具有類似于原子的分立能級,也被稱為“人造原子”。其中,膠體量子點的光學(xué)性質(zhì)具有明顯的尺寸、形狀、成分依賴關(guān)系,主要應(yīng)用于太陽能電池、LED、體內(nèi)或體外的生物檢測及生物標記等。本文主要研究的是CuInS_2/ZnS(CIS/ZnS)膠體量子點。與傳統(tǒng)的Ⅱ-Ⅵ族膠體量子點相比,CIS量子點具有毒性低和可調(diào)諧波長范圍廣(覆蓋可見光到近紅外波段)的優(yōu)勢。我們利用共聚焦顯微系統(tǒng),系統(tǒng)地分析了CIS/Zn S膠體量子點的熒光光譜,研究了該量子點的非輻射復(fù)合過程、光氧化、光漂白過程,以及CIS量子點與微盤的相互耦合作用。本論文的主要實驗結(jié)果如下:1.利用共聚焦顯微系統(tǒng),研究了室溫和低溫下的CIS/ZnS膠體量子點的熒光光譜隨著泵浦光激發(fā)功率的變化。我們發(fā)現(xiàn)低溫22 K下,量子點光譜低能端約1.68 eV處出現(xiàn)了一個小峰,其熒光強度隨著溫度的升高而降低直至消失。這是由于量子點之間存在能量共振轉(zhuǎn)移過程,且由于聲子的參與而引起室溫下小峰的消失。通過擬合量子點的熒光光譜強度與泵浦光激發(fā)功率的變化曲線,得到三種濃度的量子點的k值都接近于2/3。這表明室溫或者低溫下,CIS量子點中都存在俄歇復(fù)合過程,特別是高激發(fā)功率下,俄歇效應(yīng)更加明顯。2.基于旋涂在SiO_2/Si襯底上的CIS/ZnS膠體量子點的熒光光譜實驗,我們研究了量子點的熒光光譜隨著光照時間的演化過程。在室溫空氣中、低激發(fā)功率下,由于光氧化和光漂白過程,引起量子點的光譜強度迅速衰減,同時伴隨著光譜峰值的藍移和線寬的展寬;增加激發(fā)功率,量子點的光譜峰值出現(xiàn)紅移和線寬微小展寬,這是由于熱效應(yīng)所導(dǎo)致的。而真空中,所有由光漂白引起的現(xiàn)象都減弱了,這說明氧氣在熒光光譜的衰減過程中占重要地位。3.由于高品質(zhì)因子微盤微腔具有很強的光增強效應(yīng),我們將CIS/ZnS膠體量子點撒在微盤上。當(dāng)量子點與腔模相耦合時,由于珀塞爾效應(yīng),其熒光效率被大幅度提高,導(dǎo)致室溫下膠體量子點的熒光光譜強度被提高了20倍左右,低溫下更是高達35倍。4.我們研究了處于微盤邊緣的CIS/ZnS膠體量子點隨光照時間的演化過程。室溫空氣中、低激發(fā)功率下,微盤邊緣的量子點的熒光光譜的變化及原因與SiO_2/Si襯底上的情況一致;而高激發(fā)功率下,其光譜峰值發(fā)生紅移、線寬窄化的現(xiàn)象,這是由于光照破壞了量子點表面配體,增強了量子點之間的能量共振轉(zhuǎn)移過程而引起的。真空中,由于光漂白引起的微盤邊緣的量子點光譜變化也減弱了。當(dāng)量子點撒在微盤上時,泵浦光和發(fā)出的熒光與微盤腔模發(fā)生耦合。當(dāng)泵浦光與微盤的泄露模耦合時,激發(fā)功率被提高,加速了光漂白過程。當(dāng)激發(fā)功率為0.01μW時,微盤邊緣的量子點的熒光光譜強度可達到100,000 counts/s,且熒光強度只衰減了2.1%。為達到相對較高的熒光光譜,我們利用微盤具有提高熒光光譜的有效提取率這一優(yōu)勢來避免量子點中的光漂白過程。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O471.1

【參考文獻】

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1 陳冰昆;鐘海政;鄒炳鎖;;Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半導(dǎo)體納米晶[J];化學(xué)進展;2011年11期

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本文編號：1275470