PbSe量子点近红外光源的CH_4气体检测

研制了一种新型的PbSe量子点近红外光源,其光致发光谱较窄,能有效匹配气体的红外吸收峰。采用配位溶剂法合成出5.1 nm的PbSe量子点,并将其沉积到Ga N芯片上(沉积厚度为165.5μm),经过紫外光照处理和固化后制成了光致发光的近红外光源。该光源第一激子吸收峰位于1 592 nm,光致发光峰位于1 665 nm,其发射光谱包含了1 625~1 840 nm之间的CH_4气体的全部的吸收谱。利用其进行CH_4气体浓度检测实验,结果表明,系统的检测下限可以达到100×10~(-6),检测误差为2%。这种由PbSe量子点近红外光源构成的新型检测系统具有低功耗、低成本和高效能等优点,将其应用在气体检测中时可以略去滤光片,其在红外气体检测领域中有着较广阔的应用前景。     

集成电路芯片温度依赖的PbSe量子点PL光谱研究

制备了3.6,5.1和6.0 nm三种尺寸的胶体PbSe量子点,并对其光学特性进行实验研究。在室温条件下,实验发现小尺寸胶体PbSe量子点的光致发光光谱随温度升高发生红移; 大尺寸胶体PbSe量子点的光致发光光谱随温度升高发生蓝移。以PbSe量子点温度依赖的光致发光光谱特性为基础,提出一种新型的集成电路芯片温度检测方法。这种新型的温度检测方法是将胶体PbSe量子点沉积在集成电路板表面,使用激光器发射出平行激光束,使芯片表面的胶体PbSe量子点层光致发光,通过红外光谱仪接收光致发光光谱,实现温度的检测;利用图像采集系统对芯片表面特定微小区域成像,实现微米尺度区域的温度检测。实验结果表明,测量精度为±3 ℃,其相对误差不大于5％。     

PbSe量子点在太阳能荧光聚集器中的应用研究

将PbSe量子点成功引入到了太阳能荧光聚集器(LSC)的应用中,利用光子追踪的方法,成功建立了一种基于Monte Carlo模拟方法的模型,通过实验测量,得到PbSe量子点相关数据, 在这些数据基础上,对PbSe量子点LSC的各个参数进行模拟优化,并在优化的条件下,对基于PbSe量子点LSC对太阳能电池单位输出能量造价进行考察,发现通过PbSe量子点LSC的引入,太阳能电池的造价可以降低49.2%,说明PbSe量子点非常适用于LSC体系。     

PbSe量子点硅酸盐玻璃光纤的制备及光纤光致荧光光谱特性

对钠硼铝硅酸盐玻璃熔体进行拉丝,再经过退火热处理,制备得到光纤直径80~130μm的PbSe量子点玻璃裸光纤.透射电镜分析发现光纤中PbSe量子点的晶粒尺寸为4.2~5.5nm,掺杂体积比约1%.对量子点光纤的柔性进行了初步测试.以980nm泵浦激光作为激励源,用荧光光谱仪观测了量子点光纤的荧光发射谱.结果表明:合适的量子点光纤的退火条件跟块玻璃不同.当退火温度为500~600℃、热处理时间为5~10h时,观测到量子点光纤有强烈的荧光辐射,峰值波长位于1 300~1 450nm,半高全宽达200~330nm.光纤最佳退火温度为600℃、时间7.5h.本文得到的量子点玻璃光纤可进一步制备成玻璃基底的量子点光纤型增益器件光纤放大器、光纤激光器等.     

较高浓度PbSe量子点硅酸盐玻璃的制备及光学表征

采用高温熔融-热处理法,以ZnSe作为PbSe量子点的硒源,成功制备了较高浓度的PbSe量子点硅酸盐玻璃。透射电子显微镜(TEM)测试表明,量子点在玻璃基质中的体积比高达2%～4%,高于采用Se作为硒源时的掺杂体积比。X射线衍射(XRD)测试表明,PbSe量子点呈立方晶体结构。光致发光(PL)光谱测试表明,量子点有强烈的荧光发射,发光波长半峰全宽(FWHM)覆盖1400～2600nm,其PL峰值强度和FWHM均大于以Se为硒源时的情形。以ZnSe代替Se作为PbSe量子点的硒源,可有效避免Se组分的高温挥发,同时,残余Zn形成的ZnO有利于玻璃中PbSe量子点的析晶,从而提高了PbSe量子点在玻璃中的含量。该PbSe量子点玻璃,可用来进一步制备成超带宽、高增益的红外光纤放大器。     

PbSe量子点液芯光纤的温度效应

采用三能级系统的速率方程和功率传输方程并考虑温度对各项参数的影响,求解在不同的光纤长度和量子点掺杂浓度时,3.3nm PbSe量子点液芯光纤的发射光谱随温度的变化。发现当光纤长度不同时,随着温度的升高,光谱的峰值位置以相近的速率发生红移,光谱的峰值强度下降。对于较长的光纤,其光强随温度升高的衰减速率较大。当掺杂浓度不同时,随着温度的升高,光谱的峰值位置以相近的速率发生红移,峰值强度以相近的速率衰减。     

基于钠硼铝硅酸盐玻璃的PbSe量子点红外单模光纤激光

根据实验制备的钠硼铝硅酸盐PbSe量子点玻璃及其透射电子显微镜(TEM)图、吸收谱和发射谱,计算机数值模拟了以PbSe量子点作为激活增益介质的红外单模光纤激光。应用遗传算法,通过数值求解粒子数速率方程和激光谐振腔振荡方程,优化计算了量子点光纤激光器(QDFL)的最佳抽运波长、光纤长度、掺杂浓度及出射镜反射率。结果表明:饱和抽运功率为2 W,在1676nm激光波长处,QDFL最大输出功率可达1.36 W,抽运效率达68%。与通常的掺稀土离子(Yb3+、Er3+)的光纤激光器相比,QDFL具有抽运效率高、激励阈值低、掺杂密度可调、光纤饱和长度短等特点。由于量子点辐射波长的尺寸依赖特性,容易形成多波长激射或波长可调的新型激光器。     

UV胶基底中IV-VI族PbSe纳晶量子点近红外光谱的吸收截面和辐射截面

测量了三种不同直径(4.5,5.0,5.6nm)的IV-VI族PbSe量子点的近红外吸收光谱,给出了吸收峰值波长随量子点直径变化的经验公式。用吸收光谱法,根据Lambert-Beer定律,测量了光谱的吸收截面峰值和吸收系数及其随波长和掺杂浓度的变化,发现吸收截面对掺杂浓度有弱相关性,得到了吸收截面随掺杂浓度变化的指数近似表达式。测量了量子点的荧光辐射谱,由McCumber关系和实测的吸收截面,确定了量子点光谱的辐射截面峰值及随波长的变化。这些光谱截面数据对PbSe量子点掺杂的增益型器件和传感器设计有重要的意义。     

环形腔PbSe量子点单模光纤激光的计算机数值模拟

在PbSe/UV胶量子点光纤环形腔激光器实验的基础上,通过建立并数值求解粒子数速率方程和光功率传播方程等,对1550nm的激光输出特性进行了数值模拟。计算的抽运阈值功率、单/多模激光输出功率随抽运功率的变化、合适的PbSe掺杂浓度、单模激光功率随输出耦合比的变化等,与实验结果基本吻合。通过对PbSe量子点光纤中激光功率分布的研究,给出了粒子数密度的反转条件:N2/N1≥0.45,该条件可由1550nm波长处粒子数反转的吸收截面与辐射截面之比得到。研究了掺杂浓度对激光功率的影响,给出了合适的掺杂浓度范围。     

熔融法制备PbSe量子点钠硼铝硅酸盐玻璃

量子点掺杂玻璃是当前新型光通信材料研究的一个热点.用熔融法成功制备了PbSe量子点钠硼铝硅酸盐玻璃.用X射线衍射仪和透射电镜分析了玻璃中PbSe量子点的结晶、尺寸以及分布情况,并用紫外可见近红外分光光度仪和荧光光谱仪分析了PbSe量子点玻璃的吸收谱和荧光发射谱.结果表明,当热处理温度低于500℃时,玻璃没有荧光辐射.当...     

Synthesis and Characterization of Large PbSe Colloidal Quantum Dots

Large colloidal quantum dots of PbSe (first excitonic peak position >2 µm) are synthesized under different conditions of temperature, the concentration of precursors and their ratio, and concentration of oleic acid and diphenylphosphine. The dependence of the optical properties, grain size dispersity, and process yield on the processing conditions is systematically explored and discussed. The Ostwald ripening process and how it affects grain growth is demonstrated. Finally, the results for the dependence of the absorption wavelength on the grain diameter for large nanocrystals are compared to the relationships reported in the literature for smaller nanocrystals.     

近红外量子点的发光机理研究

近红外量子点具有独特的光学性质,如荧光量子产率高,荧光寿命长,荧光发射波长可调,半峰宽窄且斯托克斯位移较大,耐光漂白能力强等, 及“近红外生物窗口”的优势,使它们在生物荧光标记、太阳能电池、量子化计算、光催化、化学分析、食品检测及活体成像等领域具有巨大的潜在应用价值。目前对近红外量子点的发光机理研究还不够完善,针对国内外的研究现状,重点对核/壳结构的量子点(CdTe/CdSe,CdSe/CdTe/ZnSe等)、三元量子点(Cu-In-Se,CuInS₂等)和掺杂型量子点(Cu∶InP等)三种不同类型近红外量子点的发光机理进行了综述。其中,Type-Ⅱ型核/壳结构量子点的发光机理多为带间复合发光,三元量子点以本征缺陷型发光为主,掺杂型量子点多为杂质缺陷型发光。探讨了近红外量子点发光原理存在的问题及发展的方向。对近红外量子点的发光机理进行系统地研究不仅有助于我们理解近红外量子点的发光性质,而且对完善相似高品质量子点的合成方法具有重要意义。     

硒化铅核壳量子点的合成与应用研究进展

硒化铅(PbSe)量子点具有宽红外光谱调控范围、高荧光量子产率和可溶液加工等特点,成为一类重要的红外材料体系。与广泛研究的PbS量子点相比,PbSe量子点在空气中容易氧化,从而严重破坏其光电特性,制约了其应用的发展。壳层的包覆是有效提升PbSe量子点光学特性和化学稳定性的策略之一,是推动PbSe量子点应用发展的材料研究方向。本文综述了PbSe核壳量子点的合成及其在光电探测、太阳能电池、激光器和光催化等领域的应用研究进展,希望能够为国内研究者开展相关研究提供参考。     

铯铅溴量子点的合成与发光性质

通过改进的热注射法制备了铯铅溴量子点材料。制得的量子点属于立方相结构,形貌是纳米立方体形状,尺寸均匀,边长约为10 nm,分散良好,在空气中可稳定2个月以上。铯铅溴量子点有较宽的激发光谱和强烈的绿光发射峰,荧光呈双指数过程衰减,平均寿命为纳秒量级。所得的量子点胶体可以通过滴制或旋涂的方法制成均匀的薄膜,在太阳能电池、光电探测器、LED和激光等半导体光电领域都有潜在的应用。     

钝化低温法生长多层InGaN量子点的结构和光学特性

采用一种新方法生长多层InGaN/GaN量子点,研究所生长样品的结构和光学特性。该方法采用了低温生长和钝化工艺,所以称之为钝化低温法。第一层InGaN量子点的尺寸平均宽度40nm,高度15nm,量子点密度为6.3×10¹⁰/cm²。随着层数的增加,量子点的尺寸也逐渐增大。在样品的PL谱测试中,观察到在In(Ga)As材料系中普遍观察到的量子点发光的温度特性---超长红移现象。它们的光学特性表明:采用钝化低温法生长的纳米结构中存在零维量子限制效应。