CdSe和ZnO量子点的拉曼光谱研究

本文介绍了用拉曼光谱研究CdSe和ZnO两种Ⅱ Ⅳ族量子点材料的结果,对拉曼峰进行了指认。观察到的光学声子峰位的移动被认为是由量子限制效应引起。     

ZnS/CdSe量子点中线性和三阶非线性光吸收系数研究

在有效质量近似下,利用量子力学的密度矩阵理论,采用无限深势阱模型,从理论上研究了ZnS/CdSe柱型核壳结构量子点中线性和三阶非线性光吸收系数。导出了柱型量子点中线性和三阶非线性光学吸收系数的解析表达式,分析了该系统在不同条件下线性和三阶非线性光吸收系数与入射光频率之间的关系。改变系统的参数,该系统的光吸收系数呈规律性变化。计算结果表明:弛豫时间τ、入射光强I和壳半径R2对系统的吸收系数α有很大的影响,从而为实验上研究核壳结构量子点的非线性光学效应提供了必要的理论依据。     

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。     

Synthesis and analysis of ZnO and CdSe nanoparticles

Zinc oxide and cadmium selenide particles in the nanometer size regime have been synthesized using chemical routes. The particles were capped using thioglycerol in case of ZnO and 2-mercaptoethanol in case of CdSe to achieve the stability and avoid the coalescence. Zinc oxide nanoparticles were doped with europium to study their optical properties. A variety of techniques like UV-Vis absorption spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), photoluminescence (PL), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and transmission electron microscopy (TEM) were used to carry out structural and spectroscopic characterizations of the nanoparticles.     

CdSe quantum dot sensitized solar cell based hierarchical branched ZnO nanoarrays

The hierarchical branched ZnO nanoarrays (NAs) photoanode was prepared by a two-step hydrothermal method. Vertically aligned long ZnO NWs were first synthesized using as the backbone of hierarchical branched ZnO NAs structure and high quality ZnO NAs branches were grown on the surface of backbone ZnO NAs. The structured films enhance the optical path length through the light scatting effect of branched ZnO NAs and prove the larger internal surface area in NAs film to increase quantum dots (QDs) sensitizer loadings, so the light absorption has an optimization. Compared with the cell based conventional 1D ZnO NAs, the efficiency of the new cells has a great improvement due to the increase of the short circuit current density.     

Micro-Photoluminescence Investigation of Single Quantum Dot and its Molecule of CdSe/ZnSe

The single and a few coupled quantum dots are important for future quantum information sciences and their investigation is also a big challenge in physics. We investigate here the electronic and exciton states and their interaction with each other via micro photoluminescence. The luminescence for single and a few dots as well as a dot molecule of CdSe/ZnSe are measured with very high resolution, under liquid He temperature and magnetic fields and with different polarization of excitation laser. The observed sharp spectral lines are attributed to the atomlike transitions of exciton, trion, biexciton… in the investigated single QD or QD molecule. Band filling, Zeeman splitting, spin transition and their relaxation are observed and investigated＇from the spectra and compared with those of same material in different dimensions, and compared with the primary calculation as well. In addition, quite a few new phenomena, which can not be understood based on our present model and knowledge, are also observed; and some very interesting problems are left for further investigation.     

极化子效应对ZnS/CdSe量子点三阶极化率的影响

在有效质量近似下,利用量子力学的密度矩阵理论,采用无限深势阱模型,从理论上计算了考虑极化子效应后在导带子带间跃迁时ZnS/CdSe柱型核壳结构量子点二次电光效应(QEOE)和电吸收过程(EA)的三阶极化率。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二次电光效应和电吸收过程的三阶极化率的影响。结果表明,极化子效应对二次电光效应的三阶极化率χ⁽³⁾_QEDE和电吸收过程的三阶极化率χ⁽³⁾_EA都有很大影响,并且影响的大小与量子点的尺寸大小有关。     

异丙醇对油溶性CdSe团簇量子点荧光的影响

为了探究异丙醇对胶体CdSe团簇量子点荧光光谱的影响,使用胶体化学法在油酸-石蜡体系下合成CdSe团簇量子点,对团簇量子点和异丙醇采用不同的混合比例,得到了其修饰之后的荧光发光谱(PL)和紫外吸收(UV)光谱,并采用曲线拟合的方法对团簇量子点的光学性能进行了研究。通过对AFM和傅里叶红外光谱的分析,探讨了CdSe团簇量子点光学性能改变的内在联系。结果表明:随着异丙醇浓度的增加,量子点的荧光峰出现11 nm的蓝移,且蓝移曲线呈阶梯状变化;相对荧光强度也呈现出先上升再下降的波动性变化,且波动幅度最大能达到1 000 a.u.;量子点的第一吸收峰和第二吸收峰都会发生不同程度的红移,且最大红移达到12 nm。     

氧化锌作为电子传输层的量子点发光二极管

为降低量子点发光二极管(QLED)的开启电压,提高器件性能,利用电子传输性能良好的氧化锌(ZnO)作为电子传输层,制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/poly-TPD/QDs/ZnO/Al的QLED样品。在该器件结构基础上,采用隧穿注入和空间电荷限制电流模型仿真分析了载流子在量子点(QDs)层的电流密度。研究发现,当ZnO厚度为50 nm时,poly-TPD的理论最优厚度为40 nm,载流子在QDs层的注入达到相对平衡。通过测试器件的电流密度-电压-亮度-发光效率特性,研究了空穴传输层厚度对QLED器件性能的影响。实验结果表明,当空穴传输层厚度为40 nm时,器件的开启电压为1.7 V,最大发光效率为1.18 cd/A。在9 V电压下,器件最大亮度达到5 225 cd/m~2,远优于其他厚度的器件。实验结果与仿真结果基本吻合。     

CdSe/ZnS量子点在倏逝波光纤pH传感中的应用

将新型量子点荧光传感技术与光纤倏逝波传感技术相结合,发展了一种基于量子点荧光效应并结合倏逝波传导进行溶液酸碱度检测的新型传感技术,具有灵敏度高、检测速度快、便于微环境检测、可实现远程探测、实时监测和原位分析等特点。详细介绍了用于倏逝波传感的锥柱组合型光纤荧光探头的制备方法,量子点在光纤探头表面的修饰流程,光谱与强度两种光纤pH传感平台的建立,并分别从响应范围、线性度、重复性和稳定性等方面对CdSe/ZnS量子点应用于光纤pH传感进行了评价。结果表明,在pH值为2~12的范围内,CdSe/ZnS量子点的荧光光谱信号的峰位在强酸和强碱的情况下都会产生红移,且红移量随pH值的变化呈线性关系,其量子点荧光强度信号随pH值的减小呈线性降低关系,通过在强酸和强碱下交替测试的实验表明其具有较好的重复性,利用荧光强度传感平台进行实时监测的实验表明其具有较好的稳定性。因此,将CdSe/ZnS量子点用于倏逝波光纤pH传感具有可行性,在生物化学、环境监测、医学临床、食品安全等领域的pH值测量方面有着广泛的应用前景。     

CdSe/ZnS电化学发光法测定去甲肾上腺素

以巯基丙酸为稳定剂制备了水溶性CdSe/ZnS量子点,并采用滴涂法制备了CdSe/ZnS修饰的金电极（CdSe/ZnS/GE）,研究其电化学发光（ECL）性质,考察了pH、CdSe/ZnS浓度、扫描速度、静置时间等实验条件对ECL强度的影响。结果表明,在碱性溶液中,去甲肾上腺素（NE）在鲁米诺溶液中对CdSe/ZnS的电化学发光信号有明显的增敏作用,由此建立了一种检测去甲肾上腺素的新方法。当去甲肾上腺素的浓度（C_NE）在2.3×10^-5~1.0×10^-8 mol/L范围内时,去甲肾上腺素的浓度与相对电化学发光强度呈现良好的线性关系。线性回归方程为ΔI_ECL=118.788C_NE-15.333（R=0.994 4）,最低检测限（S/N=3）为0.33×10^-8 mol/L。     

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.     

ZnO作为电子传输层的绿光胶体CdSe量子点LED(QD-LED)的制备与表征

通过调节作为发光层的量子点的尺寸,可以制作出覆盖可见光(380～780 nm)以及近红外光谱的量子点LED(QD-LED),其光谱范围很窄且半高宽可达30 nm。然而量子点LED的寿命、亮度以及效率需要进一步提高才能满足商业化的需求。为了研究QD-LED器件的特性,本文采用523 nm波长的CdSe/ZnS核壳型量子点为发光层、poly-TPD为空穴传输层、ZnO为电子传输层,制备了绿光量子点LED,并表征了器件的特性。     

CdSe和CdTe量子点荧光共振能量转移的荧光场三维数值分析

量子点虽然广泛应用于生物荧光标记,但仍停留在实验阶段,目前还不能通过实验的办法得到量子点的荧光分布特征。利用有限元的方法对量子点的荧光场分布特征进行了数值模拟计算,选取几种不同材料球形量子点进行电磁散射分析,论述了量子点的荧光场分布规律。通过对单个量子点进行荧光场分析,确定了CdSe量子点、CdTe量子点荧光共振能量转移模型,计算结果表明:量子点的荧光场的分布规律可以由量子点的电磁散射场给出,对量子点散射场的分析有助于我们更细致地了解量子点荧光共振能量转移的过程,对于探知一般实验无法得到的量子点荧光场分布规律是可行的。该结果对控制量子点的荧光分布,提高量子点荧光效率具有重要的实际意义。     

团聚效应对基于CdSe/ZnS量子点的电致发光二极管性能的影响

通过旋涂含有CdSe/ZnS量子点(Quantum dot,QD)的溶液为发光层薄膜,制备了叠层结构的电致发光二极管,利用原子力显微镜研究了QD发光亮度、薄膜形貌与其工艺条件、参数的关系。研究结果表明:随QD厚度的增加,QD纳米粒子薄膜由单层向多层薄膜形成,QD纳米颗粒发生团聚现象,并使器件亮度降低。此外,退火温度对QD薄膜形貌及其发光强度影响很大:当退火温度高于150 ℃时,产生的热量也会造成QD纳米粒子团聚,并导致QLED器件发光性能下降。     

硒化镉发光量子点的制备及其在有机发光器件中的应用

硒化镉量子点具有随粒径尺寸改变,而产生发光波长调变的特性,目前已被广泛研究。本研究是由化学溶胶法合成不同粒径尺寸的核壳型CdSe／ZnS硒化镉量子点,其表面包覆十六烷基胺,避免分子团聚现象。在由硒化镉成核温度的控制,成功地制备一系列具有各种尺寸粒径的核壳型硒化镉量子点(2—6nm)。本研究也合成了含有纳米金粒子于核壳型硒化镉量子点,实验结果发现：硒化镉发光效率明显的提高。在有机发光器件的应用方面,将发光波长为505nm核壳型CdSe／ZnS量子点掺入溶有发光波长为570nm铱化合物的氯仿溶液时,其溶液的光致发光光谱表明,原量子点的发光特性消失,只有铱化合物的发光依然存在,且其发光强度呈现明显增强趋势,我们推测此现象源自于量子点到铱化合物能量转移的机制。我们也以含有核壳型硒化镉量子点的铱化合物与PVK混合材料为发光层,成功的制作发光二极管器件,器件的发光效率因核壳型硒化镉的掺杂,明显提高2倍多。     

ZnO/Ag纳米复合物的制备及光学性质

采用ZnO纳米晶表面还原Ag+的方法合成了ZnO/Ag纳米复合物,并研究了其光学性质.透射电镜和XRD谱表征了ZnO/Ag纳米复合物的晶体形貌和结构,吸收光谱和荧光光谱证明ZnO和Ag之间存在电子传递.在325 nm激光激发下观察到了ZnO/Ag纳米复合物的表面增强共振拉曼散射.     

Biocompatible Water Soluble Polyacrylic Acid Coated CdSe/Cu Quantum Dot Conjugates for Biomolecule Detection

Biocompatible polyacrylic acid functionalized CdSe/Cu quantum dot conjugates were synthesized to be used for biomolecules detection. The study results demonstrate the conjugation of the 2.5-3 nm QD with gram negative bacteria with a low detection limit of 28 cfu/ml. The photoluminescence (PL) intensity was correlated to bacterial count, cellular proteins and exopolysaccharides in the tested samples. Confocal Scanning Laser Microscopy (CSLM) images showed significant QD uptake within the cells, both cytoplasm and DNA were the predominant targeted biomolecules, higher fluorescent uptake was shown in gram negative bacteria than that observed for gram positive bacteria. Moreover, PL showed that there was a distinction between live and dead cells as well as gram negative and gram positive cells. Cell viability was not affected even after 6 days (100% viability) rendering it a non-toxic QD. The method is simple and is performed in a single step within approximately 10 min as compared to multi-step protocols for classical microbial count or fluorescent dye staining. All the above results indicate that the CdSe/Cu-PAA QDs are suitable for biomolecule detection, bio-labeling and bioimaging applications.