(ZnX)_3(X=S、Se和Te)量子点配体效应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究了一系列含磷配体(OPH_3、OPH_2Me、OPHMe_2和OPMe_3)对量子点(ZnX)_3(X=S、Se、Te)结构和性质的影响.Zn原子与配体中的O原子生成新的Zn-O配位键,使量子点的结构、吸附能、电荷分布、吸收光谱和HOMO-LUMO轨道等性质随着配体中甲基数目逐渐增多发生规律性的改变.计算结果表明:有机配体三甲基氧膦(OPMe_3)是阻止小尺寸(ZnX)_3量子点聚集,保护此类量子点的较为有效的配体.     

CdTe,核 壳型CdTe/CdS及CdTe/ZnS量子点的合成及表征

在水相中制备了半导体CdTe纳米晶,核 壳型CdTe/CdS和CdTe/ZnS纳米晶（即量子点;QDs）.利用扫描隧道显微镜（STM）和荧光光谱(FS)对合成的纳米晶量子点进行了研究,并且根据FS的数据进行了量子效率的计算.STM的结果表明合成的量子点直径约为3 nm并且分布良好.为了提高量子效率,对Cd2+浓度和Cd2+∶S2－比例等反应条件进行了研究,结果表明随着回流时间的增加,核 壳型量子点CdTe/CdS的量子效率总体上呈下降趋势.CdTe/CdS在pH8.5,Cd2+∶S2－=10∶1（摩尔比）时可获得80.0%的最大量子效率.同时制备了核 壳型量子点CdTe/ZnS,其最大发射波长由551 nm（CdTe）红移到635 nm（CdTe/ZnS）表明量子点的尺寸在增长,但是量子效率下降到14.4%. 当前研究的量子点可适用于生物标记,生物成像,以及基于共振能量转移的生物传感研究.     

ZnO@GQDs核壳结构量子点的制备及性能研究

采用原位聚合法制备了以ZnO量子点为核、石墨烯量子点(GQDs)为壳的ZnO@GQDs核壳结构量子点。通过TEM和HR-TEM对量子点进行形貌和结构的分析表征。结果表明,合成的ZnO@GQDs核壳结构量子点为球形,粒径为~7 nm,且尺寸均匀。PL光谱研究表明,新型量子点的发射峰位于369 nm,发光峰窄、强度高;相对于ZnO的本征发射峰,GQDs的引入使得ZnO@GQDs核壳量子点的荧光发射峰出现蓝移、强度变高,从而使复合量子点的荧光具有较纯的色度和较高的强度,说明GQDs的引入具有协同优化效应。该量子点有望应用于LED显示器件。     

ZnO@GQDs核壳结构量子点的制备及性能研究

采用原位聚合法制备了以ZnO量子点为核、石墨烯量子点（GQDs）为壳的ZnO@ GQDs核壳结构量子点。通过TEM和HR-TEM对量子点进行形貌和结构的分析表征。结果表明,合成的ZnO@ GQDs核壳结构量子点为球形,粒径为～7 nm,且尺寸均匀。PL光谱研究表明,新型量子点的发射峰位于369 nm,发光峰窄、强度高;相对于ZnO的本征发射峰,GQDs的引入使得ZnO@GQDs核壳量子点的荧光发射峰出现蓝移、强度变高,从而使复合量子点的荧光具有较纯的色度和较高的强度,说明GQDs的引入具有协同优化效应。该量子点有望应用于LED显示器件。     

核壳型ZnS∶Cu/ZnS量子点的制备及发光性质

本文采用水相合成方法制备了ZnS∶Cu量子点并进行了ZnS壳层修饰,研究了壳层厚度对ZnS∶Cu量子点光学性质的影响,采用TEM、XRD、PL、PLE和UV-Vis等测试方法对其进行了表征。实验结果表明,合成的ZnS∶Cu/ZnS量子点为立方闪锌矿,尺寸分布均匀呈球形,分散性良好,经过壳层修饰平均粒径由2 nm增加到3.2 nm。随着ZnS壳与ZnS核量的比的增加,量子点的PLE激发峰位置和UV-Vis吸收谱线出现红移,也说明了量子点的尺寸增大,证明ZnS在ZnS∶Cu量子点的表面生长,形成了核壳结构的ZnS∶Cu/ZnS量子点。随着壳层增厚,量子点与铜离子发光中心相关的发射峰强度先增大后减小,当壳核比n_s/n_c=2.5时,发光强度达到最大。     

极化子效应对ZnS/CdSe核壳量子点光吸收系数的影响

在有效质量近似下,利用量子力学密度矩阵理论,从理论上研究了考虑极化子效应后核壳量子点中线性、三阶非线性以及总的光吸收系数在不同条件下随入射光能量变化的关系。通过数值计算,分析了电子-LO声子和电子-IO声子相互作用对ZnS/CdSe柱型核壳结构量子点光吸收系数的影响。结果表明,极化子效应对光吸收系数有很大影响,不同声子模式对光吸收系数影响大小不同。考虑电子-LO声子后,光吸收系数被大大提高。另外,入射光强和弛豫时间对系统的吸收系数也有很大影响。     

ZnO/ZnS核-壳量子点的双光子吸收效应

利用飞秒激光Z-扫描与泵浦-探测技术,研究了室温下ZnO/ZnS与ZnO/ZnS/Ag核-壳胶体量子点的双光子吸收效应.研究发现:ZnO基核-壳量子点的本征双光子吸收系数比ZnO体材料增大了3个数量级;测量得到的660 nm处的ZnO/ZnS核-壳量子点双光子吸收截面约为4.3×10^-44 cm⁴·s·photon^-1,比相应的ZnS、ZnSe及 CdS量子点大2个数量级;当ZnO/ZnS核-壳量子点镶嵌了银纳米点时,非线性吸收有所增强.ZnO基复合纳米结构的双光子吸收增强可归因于量子限域与局域场效应.     

半导体材料AAl2C4(A=Zn, Cd, Hg; C=S, Se)的电子结构和光学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 对具有缺陷型黄铜矿结构的半导体材料A^ⅡAl₂C₄^Ⅵ(A=Zn, Cd, Hg; C =S, Se)的构型和电子结构进行研究, 并系统考察了各晶体的光学性质. 对于线性光学性质, 五种晶体在红外区和部分可见光区具有良好的透光性能, 其中HgAl₂S₄和HgAl₂Se₄晶体具有适中的双折射率. 在非线性光学性质方面, 该类晶体倍频效应较强, 理论预测得到的二阶静态倍频系数均较大(>20 pm/V). 体系的倍频效应主要来源于价带顶附近以S/Se 价p轨道为主要成分的能带向含有较多Al/Hg 价p成分的空带之间的跃迁. 通过与已商业化的AgGaC₂晶体光学性质的对比, 结果表明HgAl₂S₄和HgAl₂Se₄是一类性能优良的红外非线性光学晶体材料.     

CdSe/ZnS量子点和量子点-受体分子复合物的超快动力学研究

量子点(QD)作为一种新型的半导体纳米发光材料,由于其独特的光学性质,如发光颜色可调、尺寸可调、激发光谱宽和发射光谱窄等优点,自被发现以来一直备受关注。相比于单量子点而言,核/壳量子点更为优异的光学性能使其成为光伏器件应用中的理想材料,例如在量子点敏化太阳能电池中,Ⅰ型核/壳量子点太阳能电池器件表现出更高的稳定性和转换效率。然而,界面电荷转移和电荷复合过程如何影响器件性能一直是大家关注的焦点,相关方面认知的匮乏阻碍了量子点光伏器件的进一步发展。为了对电荷转移(CT)和复合过程有更加清晰的认识,通过利用飞秒时间分辨瞬态吸收(TA)光谱和量子化学计算相结合的方法,对Ⅰ型CdSe/ZnS核/壳量子点和三种量子点-电子受体分子(如1-氯蒽醌(1-CAQ)、蒽醌(AQ)和甲基紫(MV²⁺))复合物的载流子动力学进行了全面而细致的研究。通过光谱分析表明,QD-MV²⁺复合物发生了最快的电子转移(ET)和俄歇复合(AR)过程,并且ET速率与AR速率呈正相关关系。此外,根据Marcus ET理论和密度泛函理论计算,证明了电子受体的带隙和给受体之间的能级差作为...     

ZnSe:Cu/CdS核壳量子点的合成及光学性能研究

以CdS为壳层材料对核水溶性ZnSe:Cu量子点进行包覆,得到ZnSe:Cu/CdS核壳结构的量子点。研究了壳层厚度对ZnSe:Cu量子点光学性能的影响,采用TEM、XRD、PL和UV-Vis手段对所得样品进行表征。实验结果表明:量子点为立方闪锌矿结构,分散性好,形状为球形,经壳层修饰后量子点的粒径由2.7 nm增大到4.0 nm。随着包覆CdS壳层数的增加,量子点的发射和紫外吸收谱红移,说明量子点在长大,证明CdS壳层生长在ZnSe:Cu量子点的表面,形成了核壳结构的ZnSe:Cu/CdS量子点。包覆CdS壳层后ZnSe:Cu量子点的发光强度减弱,但稳定性得到了提高。     

ZnSe/ZnS/L-Cys核壳结构量子点光声与表面光伏特性

ZnSe量子点光电子特性的研究对于其微观电子结构探测和应用领域的扩展具有重要的意义.本文结合表面光伏与光声技术以及激光Raman研究了不同回流温度下制备L-半胱氨酸(L-Cys)为配体核壳结构ZnSe量子点的微结构和光声与表面光伏特性.结果发现,具有n-型光伏特性的ZnSe量子点在近紫外到可见光范围内展示出优良的表面光伏性质.尤其在波长为350-550 nm范围内光子能量绝大部分用于产生表面光伏效应,而不是用于无辐射跃迁导致的晶格热振动,同时证实了光声与表面光伏效应之间的能量互补关系.实验指认ZnSe量子点在300-350 nm短波区域出现的光声信号和在1120,1340和1455 cm~(-1)高频区域出现的Raman峰与配体L-Cys的多声子振动模式密切相关.实验结果表明,随着回流温度的降低,ZnSe量子点的平均粒径有减小趋势,这在改善样品的表面效应和小尺寸效应的同时,有利于提高核壳结构ZnSe量子点的光伏转换效率.     

低强度飞秒激光激发下CdTe和CdTe/CdS核壳量子点的荧光上转换研究

利用400 nm和800 nm不同波长的低强度飞秒激光,对CdTe和CdTe/CdS核壳量子点溶胶进行激发,研究其稳态和时间分辨荧光性质.800 nm飞秒激光激发下,CdTe和CdTe/CdS核壳量子点产生上转换发光现象,上转换荧光峰与400 nm激发下的荧光峰相比蓝移最多达15 nm,而且蓝移值与荧光量子产率有关.变功率激发确认激发光功率与上转换荧光强度间满足二次方关系,时间分辨荧光的研究表明荧光动力学曲线服从双e指数衰减.提出表面态辅助的双光子吸收模型是低激发强度上转换发光的主要机理.CdTe和CdT 关键词： CdTe量子点 CdTe/CdS核壳量子点 时间分辨荧光 上转换荧光     

4-氨基-3,5-二硝基吡唑二聚体分子间相互作用的理论研究

在密度泛函（DFT）B3LYP/6-311++G**水平下,求得4-氨基-3,5-二硝基吡唑（LLM-116）二聚体势能面上的4种全优化几何构型。经基组叠加误差（BSSE）和零点能（ZPE）校正, 求得分子间最大相互作用能为 –29.56 kJ×mol-1。研究表明,其相互作用是放热过程,并随着温度的升高,相互作用减弱;自然键轨道（NBO）分析揭示了相互作用的本质;对优化构型进行振动分析,得其红外光谱,并基于统计热力学求得200.0-800.0 K 温度范围从单分子形成二聚体的热力学性质变化。     

核壳结构CdSe/ZnS量子点量子阱中1se1sh 激子光跃迁的受激光子回波研究

在建模和理论分析的基础上, 对三脉冲飞秒激光作用下核壳结构CdSe/ZnS量子点量子阱中1s_e1s_h激子光跃迁引起的受激光子回波效应进行了深入研究.运用有效质量近似方法求解了载流子的静态薛定谔方程,得到能量本征值和对应波函数.基于光学Bloch方程,分析了受激光子回波的参量相关性.结果显示受激光子回波信号可以通过量子点量子阱结构和尺寸的改变进行有效调节.同时,在量子尺寸限制理论的基础上讨论了结构和尺寸的变化对受激光子回波信号的具体影响.     

基于CuInS2/ZnS核壳结构量子点的高光效暖白光LED

采用逐步热注射法合成了用于白光LED的CuInS₂/ZnS(CIS/ZnS)核壳结构量子点.通过调整Cu/In的比率, 在CuInS₂(CIS)量子点的基础上, 合成了发射波长在570~650 nm之间可调的CIS/ZnS量子点.与CIS量子点的低量子产率相比, 具有核壳结构的CIS/ZnS量子点的量子产率达到了78%.通过在黄光荧光粉YAG :Ce³⁺表面旋涂CIS/ZnS量子点的方式制备了暖白光LED器件.在工作电流为10 mA时, 暖白光LED的发光效率达到了244.58 lm/W.由于CIS/ZnS量子点的加入, 所制备的白光LED器件的显色指数达到86.7且发光颜色向暖色调发生了转移, 相应的色坐标为(0.340 6, 0.369 0).     

SiH4…Y(Y=He,Ne,Ar,Kr)体系中的分子间弱相互作用

在MP2/aug-cc-pvtz水平上对SiH4…Y(Y=He,Ne,Ar,Kr)复合物势能面上的4个构型进行优化,探讨了SiH4…Y(Y=Ar,Kr)复合物体系中的蓝移氢键结构和电子性质.含基组重叠误差(BSSE)校正的分子间相互作用能的相对大小可以判断复合物的相对稳定性递增顺序为:SiH4…He→SiH4…Ne→SiH4 …Ar≈SiH4…Kr.且SiH4与Y(Y=He,Ne)体系之间的相互作用可归属为van der Waals力,而SiH4与Y(Y=Ar,Kr)之间的相互作用属弱氢键.NBO及电子行为分显示,SiH4…Y(Y=Ar,Kr)氢键复合物是一种非静电性质的弱氢键作用.另外,对各复合物中相关键鞍点处的电子密度拓扑性质分析也表明复合物中均存在非静电性质的分子间弱相互作用.     

极化子效应对ZnS/CdSe柱型核壳量子点简并四波混频过程的影响

理论计算了带有极化子效应的ZnS/CdSe柱型核壳结构量子点简并四波混频的三阶极化率.在有效质量近似下,采用无限深势阱模型,导出了带有极化子效应的柱型量子点的三阶非线性光学极化率的解析表达式,解三维薛定谔方程得到电子的本征能量和波函数.分析了电子-LO声子和电子-IO声子相互作用对ZnS/CdSe核壳结构量子点简并四波混频的三阶极化率的影响.结果表明,当量子点尺寸一定时,带有极化子效应的χ(3)DFWM比没有极化子时的三阶极化率提高了近3个数量级,并且电子-LO声子的影响比电子-IO声子的影响大得多;当固定核壳量子点的阱宽而内外半径发生变化时,χ(3)DFWM的峰值随之变化,而且极化子效应影响的大小也随之发生变化.     

环式M(SO2)(M=Zn, Cd)分子及其阴离子的基质隔离红外光谱和密度泛函理论计算

激光溅射锌和镉原子与SO₂分子反应的低温基质隔离红外光谱实验表明,在氩和氖的惰性基质中,形成了环式M(SO₂)分子及其阴离子M(SO₂)^- (M=Zn, Cd)．相关同位素(³⁴SO₂和S¹⁸O₂)替代实验及密度泛函理论计算均证实了这一结果．此外,自然电荷布居分析表明电子从金属锌和镉的s轨道转移到了SO₂配体上形成了M⁺(SO₂)^-“离子对”复合物,且该分子中的Zn-O键以及Cd-O键均表现出强的极化共价性．而Hg原子在与SO₂反应中所表现出来的惰性可由其较强的相对论效应所致的6s价电子层收缩与高电离电位得以解     

CdS_xSe_(1-x)/ZnS(核/壳)量子点的光谱截面及其掺杂光纤的传光特性

测量了不同组份比例x的CdS_xSe_(1-x)/ZnS(核/壳)量子点的吸收谱和发射谱,确定了量子点的吸收系数、吸收截面和发射截面.量子点吸收截面随粒径的增大而增大、随x的增大而减小.采用紫外固化胶,制备了掺杂浓度为0.1~5mg/mL的CdS_(0.4)Se_(0.6)/ZnS量子点光纤,测量了不同掺杂浓度量子点光纤中473nm泵浦功率的吸收衰减速率.吸收衰减速率和吸收截面弱关联于掺杂浓度.测量了光致荧光光谱强度随光纤长度和量子点浓度的变化.量子点光纤的光致荧光峰值强度随掺杂浓度和光纤长度变化而变化,且存在一个与最大峰值强度对应的饱和掺杂浓度和光纤长度.本文的实验结果有助于进一步构建新型的CdS_xSe_(1-x)/ZnS量子点增益型光电子器件.     

SiH_4…Y(Y=He,Ne,Ar,Kr)体系中的分子间弱相互作用北大核心CSCD

在MP2/aug-cc-pvtz水平上对SiH4…Y(Y=He,Ne,Ar,Kr)复合物势能面上的4个构型进行优化,探讨了SiH4…Y(Y=Ar,Kr)复合物体系中的蓝移氢键结构和电子性质.含基组重叠误差(BSSE)校正的分子间相互作用能的相对大小可以判断复合物的相对稳定性递增顺序为:SiH4…He→SiH4…Ne→SiH4…Ar≈SiH4…Kr.且SiH4与Y(Y=He,Ne)体系之间的相互作用可归属为van der Waals力,而SiH4与Y(Y=Ar,Kr)之间的相互作用属弱氢键.NBO及电子行为分显示,SiH4…Y(Y=Ar,Kr)氢键复合物是一种非静电性质的弱氢键作用.另外,对各复合物中相关键鞍点处的电子密度拓扑性质分析也表明复合物中均存在非静电性质的分子间弱相互作用.