本文選題：PbSe量子點(diǎn) + 熒光粉��； 參考：《吉林大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：半導(dǎo)體量子點(diǎn)自身具有多種特性,比如量子限域效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、介電受限效應(yīng)等。同時(shí),量子點(diǎn)具有吸收光譜覆蓋范圍廣、發(fā)光效率高、發(fā)光峰窄、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。所以,它在生物學(xué)、光電器件、發(fā)光器件、檢測等領(lǐng)域都有著非常廣闊的應(yīng)用前景。針對傳統(tǒng)近紅外光源制作成本高、加工工藝復(fù)雜、波長不易調(diào)節(jié)等不足,本文首次利用近紅外Pb Se膠體量子點(diǎn)作為光轉(zhuǎn)換材料,以Ga N發(fā)光二極管作為激發(fā)光源制作了一種新型的近紅外光源。之后利用此光源對幾種易燃易爆氣體進(jìn)行了檢測并取得了一些創(chuàng)新性應(yīng)用,具體如下:1.基于Pb Se量子點(diǎn)近紅外發(fā)光二極管的研制�，F(xiàn)有的近紅外量子點(diǎn)電致發(fā)光二極管由于存在大量非輻射復(fù)合,導(dǎo)致其發(fā)光效率一直不高,且遠(yuǎn)落后于可見光的量子點(diǎn)發(fā)光器件。所以本文將Pb Se量子點(diǎn)分散在紫外膠水中作為光轉(zhuǎn)換材料,以Ga N發(fā)光二極管作為激發(fā)光源制作出一種新型結(jié)構(gòu)的單波長近紅外光源。通過對光源的性能表征發(fā)現(xiàn):器件的最佳外量子效率可達(dá)2.52%;器件的穩(wěn)定性較好;簡單的通過改變量子點(diǎn)尺寸的方式就可以改變器件的發(fā)光波長。2.以單波長Pb Se量子點(diǎn)發(fā)光二極管作為光源檢測乙炔氣體。某些氣體與量子點(diǎn)表面間的化學(xué)反應(yīng)會(huì)使量子點(diǎn)的熒光光譜發(fā)生變化,例如熒光淬滅,熒光強(qiáng)度下降等,所以現(xiàn)在使用量子點(diǎn)檢測氣體的工作大多數(shù)都是利用了量子點(diǎn)的這一特點(diǎn)。然而,這種檢測方法的靈敏度不高,同時(shí),想要將此技術(shù)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用還有很多問題。為此我們開發(fā)了一種新型的使用量子點(diǎn)檢測氣體的方法,那就是利用Pb Se量子點(diǎn)近紅外光源為檢測光源,采用直接吸收光譜法對乙炔氣體進(jìn)行檢測。該檢測系統(tǒng)的檢測下限為20ppm,檢測精度為2%。3.利用多波長Pb Se量子點(diǎn)發(fā)光二極管作為檢測光源對多種氣體進(jìn)行同時(shí)檢測。將4.6、5.1、6.1nm三種尺寸的Pb Se量子點(diǎn)集成在一個(gè)Ga N發(fā)光二極管芯片上成功制作出一種可以發(fā)射1526、1676、1948nm三個(gè)波長的近紅外光源。利用這個(gè)光源作為檢測光源,采用直接吸收光譜法對甲烷、乙炔、氨氣進(jìn)行了同時(shí)檢測。得到的檢測下限分別為100,20,20ppm,檢測精度為2%,達(dá)到了同時(shí)檢測多氣體的目的。4.利用可分別調(diào)制的多波長Pb Se量子點(diǎn)發(fā)光二極管作為檢測光源,采用差分吸收法對兩種氣體進(jìn)行同時(shí)檢測。我們選擇了一種帶有三個(gè)獨(dú)立芯片的Ga N發(fā)光二極管作為激發(fā)光源,這三個(gè)芯片擁有獨(dú)立的電極,可以分別進(jìn)行調(diào)制。將2.53、4.83、6.88nm三種尺寸的Pb Se量子點(diǎn)分別集成在三個(gè)芯片上就制作出一種三個(gè)波長可以分別調(diào)制的近紅外光源。我們利用此光源采用差分吸收法對乙炔和氨氣進(jìn)行了同時(shí)檢測。差分光譜法可以消除由于光源不穩(wěn)定而帶來的誤差。為了簡化檢測系統(tǒng),我們用光探測器替代了光譜儀,光程長度也相應(yīng)縮短一半。最終,乙炔和氨氣的檢測下限分別為25和30ppm,檢測誤差小于2%。
[Abstract]:Semiconductor quantum dots have many properties, such as quantum limiting effect, small size effect, surface effect, dielectric confinement effect and so on. At the same time, quantum dots have the advantages of wide absorption spectrum coverage, high luminescence efficiency, narrow luminescence peak and high stability. Therefore, it has a very broad application prospect in biology, optoelectronic devices, luminescent devices, detection and other fields. Aiming at the disadvantages of the traditional near infrared light source, such as high cost, complex processing technology and difficult to adjust the wavelength, the near infrared Pb se colloidal quantum dots are used as optical conversion materials for the first time in this paper. A novel near infrared light source was fabricated with gan LED as excitation source. Then the light source is used to detect several flammable and explosive gases and some innovative applications are obtained, as follows: 1. Development of near Infrared Light emitting Diode based on Pb se Quantum Dots. Due to the existence of a large number of non-radiative recombination, the existing near-infrared quantum dot electroluminescent diodes have low luminescence efficiency and lags far behind the visible light emitting devices. In this paper, Pb se quantum dots are dispersed in UV glue as optical conversion materials, and gan LED is used as excitation source to produce a new type of single wavelength near infrared light source. It is found that the optimal external quantum efficiency of the device can reach 2.52; the stability of the device is good; simply changing the quantum dot size can change the emission wavelength of the device. 2. Single wavelength Pb se quantum dot light emitting diode is used as light source to detect acetylene gas. The chemical reaction between some gases and the surface of the quantum dot changes the fluorescence spectrum of the quantum dot, such as fluorescence quenching, fluorescence intensity decreasing, etc. So now most of the work of using quantum dots to detect gases is based on this characteristic of quantum dots. However, the sensitivity of this method is not high, at the same time, there are still many problems in practical application. For this reason, we have developed a new method of detecting the gas by using subpoints, that is, using Pb se quantum dot near infrared light source as the detection source, and using direct absorption spectrometry to detect acetylene gas. The detection limit of the detection system is 20 ppm, and the detection accuracy is 2. 3. 3. Multi-wavelength Pb se quantum dot light emitting diode is used as the detection light source for simultaneous detection of various gases. Three PbSe quantum dots of different sizes were integrated into a gan LED chip to fabricate a near infrared light source with three wavelengths of 1526 ~ 1676 ~ 1948 nm. Using this light source as detection source, methane, acetylene and ammonia were detected simultaneously by direct absorption spectrometry. The detection limit is 100 ~ 20 ~ 20ppm and the detection precision is 2, which achieves the purpose of simultaneous detection of multi-gas. A multi-wavelength Pb se quantum dot light-emitting diode (QDs), which can be modulated separately, is used as the detection light source, and the differential absorption method is used to detect the two gases simultaneously. We choose a gan light-emitting diode with three independent chips as the excitation source. The three chips have independent electrodes and can be modulated separately. Three kinds of PbSe quantum dots of different sizes were integrated on three chips to produce a near infrared light source with three wavelengths modulating respectively. We used this light source to detect acetylene and ammonia simultaneously by differential absorption method. The difference spectrum method can eliminate the error caused by the instability of the light source. In order to simplify the detection system, we replaced the spectrometer with photodetectors and cut the optical path length by half. Finally, the detection limits of acetylene and ammonia are 25 and 30 ppm, respectively, and the detection error is less than 2 parts.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN312.8

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本文編號(hào)：1801409