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。     

ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点发光光谱特性的研究

ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点是一种无毒,无重金属的“绿色”半导体纳米材料。在研究中,制备了三种尺寸的ZnCuInS/ZnSe/ZnS核壳量子点,其直径分别为3.3,2.7,2.3 nm。通过测量不同尺寸的ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点的光致发光光谱,其发射峰值波长随尺寸的减小而蓝移。其吸收峰值波长和发射峰值波长分别是510,611(3.3 nm),483,583(2.7 nm)以及447,545 nm(2.3 nm)。ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点具有显著的尺寸依赖效应。ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点的斯托克斯位移分别为398 meV(3.3 nm),436 meV(2.7 nm)以及498 meV(2.3 nm),这样大的斯托克斯位移证明,ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点的发光机制与缺陷能级有关。同时,对直径为3.3 nm的ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点进行了温度依赖的光致发光光谱的测量,当温度为15～90 ℃时,该量子点发射峰值波长随温度的升高而红移,发光强度随温度的升高而降低,说明ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点是以导带能级与缺陷能级之间跃迁为主的复合发光。     

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。     

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)纳米晶与MEH-PPV的共掺有机电致发光器件

采用水相法合成核壳结构ZnSe/ZnS 纳米晶,经X射线衍射(XRD)分析和透射电子显微镜(TEM)表征,证实所制备的样品为立方晶型闪锌矿结构ZnSe/ZnS量子点。按照一定的质量比将ZnSe/ZnS 纳米晶和有机聚合物MEH-PPV(poly ) 共掺并将其作为发光层,分别制备单层和多层有机电致发光器件,结构为ITO/MEH-PPV∶ZnSe(ZnS)(50 nm)/Al和 ITO/PEDOT∶PSS(70 nm)/ MEH-PPV∶ZnSe(ZnS)(50 nm)/BCP(15 nm)/Alq₃(12 nm) /LiF(0.5 nm)/Al。实验结果表明,多层发光器件的发光特性与单层器件不同,工作电压的增大使其发光峰发生了明显的蓝移。     

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。     

空穴传输材料对CdSe核壳量子点的荧光影响

用稳态光谱和时间分辨光谱技术研究了空穴传输材料对CdSe/ZnSe 与CdSe/ZnS核壳量子点的荧光影响。结果表明,空穴传输材料对量子点有较强的猝灭作用,随空穴传输材料分子浓度的增加,量子点的荧光强度明显地被猝灭,同时量子点的荧光寿命也被减短。两种不同空穴传输分子对CdSe/ZnSe量子点的荧光猝灭明显不同。在与相同空穴传输分子相互作用时,包覆ZnS壳层的CdSe核壳量子点荧光猝灭效率明显低于包覆ZnSe壳层的CdSe核壳量子点。量子点的荧光猝灭过程可以解释为静态猝灭和动态猝灭过程,其中静态猝灭来源于量子点表面与空穴传输材料间相互作用,而动态猝灭则主要来源于量子点到空穴传输材料的空穴转移过程。实验结果表明空穴传输材料的种类以及核壳量子点的壳层结构都对其荧光猝灭效应起关键作用。     

基于不同ZnSe壳层厚度的InP/ZnSe/ZnS量子点光电性能

磷化铟(InP)量子点(QDs)由于其不含重金属元素和出色的光电特性,在量子点发光二极管(QLED)领域引起了广泛关注.本文以ZnSe和ZnS作为壳层来制备绿色InP/ZnSe/ZnS QDs,通过调控ZnSe壳层的厚度得到不同发光性能的QDs.当Se粉与Zn(St)2的质量比为1:15时,InP/ZnSe/ZnS Q...     

HgTe/CdS/ZnS多壳层量子点的制备与表征

采用一种简单的方法合成HgTe/CdS/ZnS多壳层量子点。首先,以1-硫代甘油为稳定剂,在水相溶液中制备出HgTe核量子点;然后,采用外延生长法依次在HgTe核量子点表面包覆CdS和ZnS壳层,合成出最终具有稳定近红外发光的HgTe/CdS/ZnS多壳层量子点。该合成方法仅需3个步骤,具有操作简单、成本低廉的优点。实验结果显示,当反应温度为90 ℃、反应溶液pH为11.0、反应加热回流时间为4 min时,HgTe/CdS/ZnS多壳层量子点具有最高荧光量子产率36%。     

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).     

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.     

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。     

ZnSe、ZnS量子点的可控合成与表征

采用改进后的合成方法,以Se和ZnO粉末为原料,在十六胺(HDA)、月桂酸(LA)和三辛基膦(TOP)有机溶剂体系中合成了胶体ZnSe和ZnS量子点。主要研究了溶剂配比、反应温度及生长时间对ZnSe量子点粒径和光学性质的影响。结果表明:制得的ZnSe和ZnS量子点均是纤锌矿型结构,且具有较好的尺寸均匀性、分散性及荧光特性。粒子直径可控制在4.5~8 nm范围内。采用参数n(ZnO) : n(HDA) : n(LA)=1 : 2.1 : 5.2,c(TOPSe)=1 mol/L,在280 ℃成核,240 ℃生长条件下合成的ZnSe量子点具有最佳的尺寸范围,并且随着生长时间的延长,粒径变大,荧光发射峰明显红移。     

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.     

不同巯基试剂修饰的CdTe量子点与BSA相互作用研究

修饰试剂对量子点的合成、性质具有重要的影响,但目前有关修饰试剂对量子点与蛋白质间相互作用的影响尚不清楚。采用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱及红外光谱研究了3种巯基化合物(巯基乙酸,TGA;L-半胱氨酸,L-Cys;还原型谷胱甘肽,GSH)修饰的CdTe量子点与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。通过Stern-Volmer方程对数据进行了分析,得到了不同CdTe量子点与BSA相互作用过程的ΔHθ,ΔGθ和ΔSθ,并比较了CdTe量子点的不同修饰剂对BSA荧光猝灭的影响。研究结果表明,3种修饰试剂包覆的CdTe量子点与BSA的相互作用均为静态猝灭过程,猝灭常数KSV(L-Cys)KSV(TGA)≈KSV(GSH);TGA和L-Cys修饰的CdTe量子点与BSA的结合力主要为疏水作用力,而GSH修饰的量子点与其结合力既有氢键作用力又有疏水作用力;这些结果说明量子点与BSA的作用过程与量子点表面修饰试剂的类型有关。     

ZnS/CdS/ZnS量子点量子阱的荧光衰减

采用反胶束方法制备了ZnS/CdS/ZnS量子点量子阱，并对其光谱性质进行了研究。结果表明所制得的量子点量子阱尺寸分布均匀，平均粒径为4.5nm，发光峰位于515nm左右，归属于CdS体内的施主－受主对复合。ZnS/CdS/ZnS量子点量子阱中CdS的发光比核－壳结构的ZnS/CdS量子点增强了近四倍，荧光寿命也有所增长。     

ZnO/ZnS核壳纳米线界面缺陷的形成及发光特性研究

ZnO/ZnS核壳纳米结构因具有优异的光电特性,在光电子领域极具应用前景,其依靠核壳结构界面处载流子的束缚效应可更加有效地控制载流子的产生、传输和复合过程。为讨论ZnO/ZnS核壳结构界面状态及其相应的光学特性,生长了不同程度硫粉硫化的ZnO/ZnS核壳纳米线,再利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及光致发光光谱(PL)等测试表征手段,分析并讨论经过不同程度硫粉硫化后的ZnO/ZnS核壳纳米线界面处的结构及其光学性质的变化。通过分析ZnO/ZnS核壳结构形貌发现,ZnS成功包覆ZnO纳米线。随着硫化程度的增加,ZnO核结构被破坏,并在核壳界面处引入缺陷,导致形成具有不同结晶质量的ZnO/ZnS核壳纳米线结构,从而会影响ZnO/ZnS核壳纳米线的光学性质。结果表明,ZnO/ZnS核壳界面处缺陷较少时,对载流子的产生和传输具有一定的束缚作用,可以抑制非辐射复合效应,提高材料光学性能;当界面缺陷增加时,形成的缺陷能级则会降低材料的光学性能。     

组分对Cu-Zn-In-S/ZnS核壳量子点发光性能的影响

利用热注射法通过调控Cu/Zn比例制备了不同组分的Cu-Zn-In-S/ZnS核壳量子点,通过紫外-可见吸收光谱以及稳态和时间分辨光谱分析Cu/Zn比例对量子点发光性能的影响.结果表明,不同组分Cu-Zn-In-S/ZnS核壳量子点呈现闪锌矿结构且晶粒尺寸接近;随着Cu/Zn比例的减小,Cu-Zn-In-S/ZnS核壳量子点的带隙变宽,导致吸收光谱发生蓝移;当Cu/Zn比例从6/1减小到1/6时,量子点的发光峰位从640nm蓝移529nm.由于Zn2+替代Cu+能够减少Cu原子缺陷的形成,从而提高了量子点的荧光效率;当Cu/Zn=1/6时,样品中观测到Cu+离子发光和较长的荧光寿命.     

ZnCuInS/ZnS量子点与Poly-TPD补偿发光光谱的研究

ZnCuInS/ZnS量子点是一种无重金属、“绿色”半导体纳米材料。在研究中,制备出尺寸为3.2 nm的ZnCuInS/ZnS核壳量子点,并说明它是施主-受主对复合发光。通过测量ZnCuInS/ZnS量子点的光致发光光谱,其发射峰值波长为620 nm、半宽度是95 nm的红光。同时,还制备出Poly-TPD有机薄膜,其发光光谱是峰值波长为480 nm的蓝光。所以,ZnCuInS/ZnS量子点和Poly-TPD发光颜色具有互补性。在ZnCuInS/ZnS量子点薄膜层上包覆一层poly-TPD薄膜后,二者发光颜色互补。在恰当的偏置电压下,可以得到较好的白光光谱。计算表明,其色坐标是(0.336,0.339),颜色指数是92。     

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。