ZnCuInS/ZnS量子点光致发光温度依赖性研究

ZnCuInS/ZnS量子点是一种无重金属"绿色"半导体纳米材料。制备出了直径为2.9nm的ZnCuInS/ZnS核壳量子点。从ZnCuInS/ZnS量子点的吸收及光致发光光谱中可以看到,量子点的斯托克斯位移为410meV。这样大的斯托克斯位移表明,ZnCuInS/ZnS量子点的复合机制与缺陷能级有关。研究并计算了在辐射及非辐射驰豫过程的(Huang-Rhys)因子及平均声子能量。结果表明在50~373K范围内,能量带隙的变化以及光致发光光谱的增宽是分别由光从能带边缘向缺陷能级跃迁及载流子声子耦合导致的。     

生物大分子杂化处理的CdSe/ZnS核/壳量子点多层膜的超快三阶非线性研究

利用静电自组装技术，以生物大分子材料壳聚糖杂化处理具有稳定结构的CdSe/ZnS核/壳量子点，形成复合多层薄膜. 与薄膜的吸收谱线比较，在375nm飞秒激光激发下测量的量子点的光致发光谱存在Stokes位移. 采用Z扫描技术，利用790nm飞秒激光研究了其三阶非线性吸收和折射特性，发现饱和吸收信号来自CdSe/ZnS量子点，而自聚焦的折射信号则部分来自壳聚糖. 测出多层膜的三阶非线性系数分别是β＝6.5×10^-6cm/W，n₂＝1.5×10^-10cm²/W. 关键词： CdSe/ZnS量子点 非线性性能 光致发光谱     

CdSe量子点拉曼谱的共振效应研究

本文介绍了用共振拉曼光谱研究CdSe量子点材料的结果,认为拉曼峰是ZnSe和量子点界面模的叠加。指出当激发光能量逐渐离开ZnSe带隙时,共振减弱,ZnSe峰不再占主导,界面模的拉曼峰出现移动及变宽。     

脂溶性CdSe/ZnS量子点脂质体复合物的制备及表征

在油相中成功合成了脂溶性CdSe/ZnS核壳量子点纳米粒,粒径平均为4.5 nm,量子产率达29%,发射波长为540 nm。通过薄膜分散法,以蛋黄卵磷脂、胆固醇为膜材,将脂溶性的CdSe/ZnS核壳量子点包覆于脂质体磷脂双分子层中,由于磷脂分子的两亲性,使得脂溶性的CdSe/ZnS核壳量子点同时又具有亲水性。通过透射电镜对脂质体形态进行了表征,倒置荧光显微镜证实了发光CdSe/ZnS核壳量子点成功包埋于脂质体双分子层中,包裹的发光CdSe/ZnS核壳量子点具有更稳定的发光及抗光漂白性质。     

量子点CdSe／ZnS的浓度对其荧光的影响研究

影响量子点荧光特性除了量子点尺寸因素外,其溶液浓度也会对其荧光特性起很重要的作用。但到目前,还未见到有关量子点 CdSe／ZnS 在溶液中浓度对其荧光影响的详细报道。为了掌握影响量子点CdSe／ZnS荧光特性的因素及其物理机制,利用紫外-可见吸收光谱仪和荧光光谱仪测量了尺寸为4 nm的量子点CdSe／ZnS在氯仿中不同浓度下的吸收光谱和荧光光谱,并侧重研究了量子点CdSe／ZnS的浓度对其发光特性的影响并分析了其物理机制。结果表明量子点对光谱的吸收随其浓度的增加而增大,但其发光却具有一个最佳浓度2μmol·L－1。当量子点的浓度＞2μmol·L－1时,量子点的荧光强度随着量子点浓度的增加而降低,而当量子点的浓度＜2μmol·L－1时,量子点的发光强度则随其浓度的降低而降低。其原因主要有两个：（1）荧光猝灭效应;（2）荧光发射与光吸收的竞争效应。当量子点的浓度＞2μmol·L－1时,由于量子点之间相距太近（仅为94 nm）而引起了荧光猝灭效应,且其荧光猝灭效应随量子点间距的减小而增大,且因为吸收过大,导致受激的量子点并未增加,因此,其荧光随浓度的增加而降低。而当量子点的浓度＜2μmol·L－1时,因为量子点之间的距离足够大,不再引起荧光猝灭效应,其荧光强度取决于单位体积内的量子点的个数,单位体积内量子点的个数越多,其发光强度越强。因此其发光强度随量子点溶液的浓度降低而降低。     

CdSe/ZnSe/ZnS多壳层结构量子点的制备与表征

展示了一种简捷的多壳层量子点合成路线。在含有过量Se源的CdSe体系中直接注入Zn源,"一步法"合成了CdSe/ZnSe量子点;进一步以CdSe/ZnSe为"核",表面外延生长ZnS壳层制备了核/壳/壳结构CdSe/ZnSe/ZnS量子点。相对于以往报道的多壳层结构量子点的制备方法,该方法通过减少壳层的生长步骤有效地简化了实验操作,缩短了实验周期,同时减少对原料的损耗。对量子点进行高温退火处理,能够大幅提高CdSe/ZnSe/ZnS量子点的发光量子产率。透射电镜、XRD以及光谱研究表明:所制备的量子点接近球形,核与壳层纳米晶均为闪锌矿结构,最终获得的CdSe/ZnSe/ZnS量子点的光致发光量子产率达到53％。为了实现量子点的表面生物功能化,通过巯基酸进行了表面配体交换修饰,使量子点表面具有水溶性的羧基功能团,并且能够维持较高的光致发光量子产率。     

CdSe/ZnSe/ZnS量子点在单晶太阳能电池中的应用

将CdSe/ZnSe/ZnS量子点掺入到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中,研究了量子点的发光下转移特性。将420 nm长波滤光片盖在单晶电池上,使电池对300~420 nm波段光谱响应几乎为零,同时排除下转移层抗反射效应的影响,再在滤光片表面制备下转移层,观察到了外量子效率(EQE)值的提升,说明所用量子点可以应用于对300~420 nm波段光谱响应几乎为零的电池上实现频率的下转移,提高EQE。对量子点在太阳能电池中应用的可能性进行了分析,并根据本实验中测得电池的EQE数据,计算了该电池获得提升所需量子点最低的整体荧光量子效率值为87.8%。     

低浓度掺杂CdSe/ZnS量子点光纤光致荧光光谱特性研究

制备了一种半导体量子点CdSe/ZnS低浓度掺杂的光纤,测量了不同掺杂浓度和不同光纤长度下光纤出射端的光致荧光光谱,分析了掺杂光纤长度和浓度对量子点光纤荧光光谱特性的影响.结果表明,与掺入光纤前相比,光纤中的量子点荧光发射峰值波长出现红移.在掺杂光纤长度为1~20 cm和掺杂浓度为(0.33~2.5)×10－2mg/mL的实验范围内,红移量随着掺杂光纤长度的增加和掺杂浓度的提高而增大.对给定的激励功率,荧光发射峰值强度对应有一个最佳的量子点光纤长度.对于给定的量子点光纤长度,荧光发射峰值强度对应有一个最佳的量子点掺杂浓度.     

壳层相关的CdSe核/壳量子点发光的热稳定性

测量了CdSe/ZnS(3 ML)核/壳结构及CdSe/CdS(3 ML)/ZnCdS(1 ML)/ZnS(2 ML)核/多壳层结构量子点在80~460 K范围内的光致发光光谱,研究了壳层结构对CdSe量子点发光热稳定性的影响。详细地分析了CdSe量子点的发光峰位能量、线宽和积分强度与温度之间的关系,发现CdSe量子点的发光热稳定性依赖于壳层结构。CdS/ZnCdS/ZnS多壳层结构包覆CdSe量子点在低温和高温部分的热激活能均大于ZnS壳层包覆的CdSe量子点,具有更好的发光热稳定性。此外,在300-460-300 K加热-冷却循环实验中,CdS/ZnCdS/ZnS多壳层结构包覆CdSe量子点的发光强度永久性损失更少,热抵御能力更强。     

生物偶联过程对于聚合物包覆的水溶性CdSe/ZnS核壳量子点发光的影响

以传统的戊二醛交联的方法实现了聚丙烯酸包覆的CdSe/ZnS量子点和人IgG蛋白分子的偶联,同时研究了偶联过程对量子点发光性能的影响。通过琼脂糖凝胶电泳技术证明量子点和蛋白分子偶联成功。通过稳态光谱和时间分辨光谱研究了偶联过程对量子点荧光性质的影响。发现偶联到量子点表面的戊二醛分子能够破坏量子点的表面从而增加其表面缺陷,使量子点发光效率降低;上述产物进一步与人IgG偶联增强了量子点的荧光强度,这是由于连接到量子点上的蛋白分子修复了量子点的表面,从而降低了表面缺陷所致。     

基于CdSe/ZnS核壳量子点薄膜的荧光温度传感器

设计了基于CdSe/ZnS核壳量子点薄膜发光谱温变特性的温度传感器。在30~160℃温度范围内,CdSe/ZnS核壳量子点的光致荧光(PL)谱随温度呈现规律性变化。温度升高时,PL谱自参考峰值强度减小、峰值波长增大、半峰全宽增大;而且PL谱自参考峰值强度、峰值波长和半峰全宽温变特性分别非常符合一次、一次和二次拟合函数关系,其对应的相关性指数R2均达到96.6%以上;PL谱峰值波长温变灵敏度达到0.06 nm/℃,分辨率约为0.1℃。同时,采用PL谱自参考峰值强度比单纯的PL谱峰值强度更具有温度测量稳定性和精确性。     

2018年2期电子期刊

光诱导功能退化是胶体量子点在应用中面临的主要挑战之一,本文针对这一问题研究了使用磁控溅射沉积SiO₂薄膜形成钝化层来提高CdSe/ZnS量子点发光稳定性的方法。首先,通过三正辛基膦辅助连续离子层吸附反应方法合成了615 nm发光的红色CdSe/ZnS量子点。然后将量子点旋涂在SiO₂/Si基片上,再通过磁控溅射方法在量子点上沉积了厚度为20 nm的SiO₂薄膜作为钝化层。使用连续波激光光源分别在空气气氛和真空条件下照射样品,研究了经过不同照射时间后钝化和未钝化量子点的稳态光致发光光谱。结果表明,随着照射时间的延长,没有SiO₂钝化的量子点的PL强度显著降低、PL峰值发生蓝移、FWHM不断增大。对比研究发现,由于SiO₂薄膜能够阻挡空气中的水和氧,减缓了量子点表面的光诱导氧化现象,因此显著提高了CdSe/ZnS量子点的稳定性。     

CdSe/ZnS核-壳结构量子点的非线性光学吸收

利用开孔Z扫描技术研究了吸收峰分别为553 nm和503 nm的两种尺寸CdSe/ZnS核-壳结构量子点溶液的非线性吸收性质.对于532 nm,6 ns激光脉冲,两种材料均表现出饱和吸收向反饱和吸收转化的现象.数值模拟结果表明：当吸收峰波长大于激光波长时,饱和吸收过程由快、慢两种机制组成,分别对应基态载流子被激发至不同的激发态,而强光下的反饱和吸收与快过程相关;当吸收峰波长小于激光波长时,饱和吸收主要由快过程机制引起,强光下的反饱和吸收源自激发态吸收和双光子吸收.我们的研究结果表明半导体量子点是研制光开关和光限制器件的理想候选材料.     

CdSe/ZnS核-壳结构量子点的非线性光学吸收

利用开孔Z扫描技术研究了吸收峰分别为553nm和503nm的两种尺寸CdSe/ZnS核-壳结构量子点溶液的非线性吸收性质.对于532nm,6ns激光脉冲,两种材料均表现出饱和吸收向反饱和吸收转化的现象.数值模拟结果表明:当吸收峰波长大于激光波长时,饱和吸收过程由快、慢两种机制组成,分别对应基态载流子被激发至不同的激发态,而强光下的反饱和吸收与快过程相关;当吸收峰波长小于激光波长时,饱和吸收主要由快过程机制引起,强光下的反饱和吸收源自激发态吸收和双光子吸收.我们的研究结果表明半导体量子点是研制光开关和光限制器件的理想候选材料.     

CdSeS量子点的光吸收谱亚结构和光致发光激发谱分析

用光致发光激发(PLE)谱分析吸收谱的亚结构。实验样品是共熔法制备的CdSeS量子点玻璃,量子点的生长时间分别为2h和4h,高分辨透射电子显微镜(HRTEM)分析得到样品中量子点的平均直径分别为3．6nm和3．8nm。在室温下对样品进行了光吸收谱和光致发光激发谱研究。光吸收谱显示了量子尺寸效应,光致发光激发谱中低能端有两个明显的峰。考虑价带简并以及电子与空穴之间的相互作用,通过理论分析和数值计算,得到1S3/2-1Se和2S3/2-1Se的跃迁能量及其随量子点半径的变化,由此确认光致发光激发谱中的两个峰分别为1S3/2-1Se和2S3/2-1Se跃迁。     

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.