表面修饰的ZnS:Mn量子点的发光性质及其对生物分子的检测

采用水热法制备了ZnS:Mn量子点,探讨了掺杂离子浓度对ZnS:Mn量子点的晶体结构和发光性质的影响。通过荧光光谱对样品进行表征。结果表明:掺杂离子的摩尔分数达到2%时,ZnS:Mn量子点在595 nm附近的发光最强;继续增加掺杂浓度反而出现荧光猝灭的现象。本文还研究了表面修饰对量子点形貌和发光性质的影响。通过透射电子显微镜(TEM)观察样品的形貌,发现经过3-巯基丙酸(MPA)修饰后的样品表面团聚现象得到改善,并且尺寸单一、单分散性较好,平均粒径约为5 nm。经过修饰后的样品减少了表面非辐射性缺陷中心,使掺杂Mn2+所引起的595 nm附近的发射峰强度增大。将MPA修饰后的ZnS:Mn量子点与牛血清白蛋白(BSA)分子进行生物偶联,并利用BCA法对偶联上的蛋白含量进行定量检测,结果显示经过修饰后的量子点偶联蛋白的能力更强。     

氮δ掺杂Cu_2O薄膜的生长及物性研究

采用等离子体增强原子层沉积(PEALD)技术,以NH3为掺杂源,制备了氮δ掺杂Cu_2O薄膜,研究了N掺杂对Cu_2O薄膜表面形貌、光学及电学性质的影响。研究结果表明,N掺杂引起了晶格畸变,Cu_2O薄膜的表面粗糙度增大;掺杂后Cu_2O薄膜的带隙宽度从2.70eV增加到3.20eV,吸收边变得陡峭;掺杂后载流子浓度为6.32×1019 cm~(-3),相比于未掺杂样品(5.77×1018 cm~(-3))的提升了一个数量级。     

化学气相沉积法制备Zn2GeO4纳米线及其发光性质的研究

利用化学气相沉积法（CVD）,气-液-固（VLS）生长法则在表面溅有金属Au催化剂层的1 cm×1 cm的Si片上制备三元Zn₂GeO₄纳米线。X射线衍射仪（XRD）测试结果表明,锌源与锗源质量比为8：1时可成功制备出Zn₂GeO₄纳米结构;扫描电子显微镜（SEM）测试结果表明,Zn₂GeO₄纳米线直径为100 nm,长度为10~11 μm;光致发光（PL）测试结果表明,Zn₂GeO₄纳米线在432和480 nm处具有两个发光峰,最后对其生长机理进行了分析。     

镉掺杂氧化锌纳米花的制备及其光催化活性

以氯化锌、氯化镉、氢氧化钠为原料,采用水热法合成Cd掺杂纳米花状ZnO光催化剂,并通过该样品对罗丹明B水溶液的降解来研究其光催化活性。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)、光致发光谱(PL)及紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等测试手段对材料物性进行表征。实验结果表明:当掺杂Cd2+时,样品形貌发生变化、粒径减小;掺杂Cd2+后的ZnO的吸收边和紫外峰对比于纯ZnO均发生红移,禁带宽度由3.24 eV减小到3.16 eV。通过光催化实验分析可知,掺杂后纳米ZnO光催化剂对罗丹明B水溶液的降解率有所提高,光照3 h其降解率高达98%,说明与纯ZnO相比,Cd掺杂ZnO纳米花具有更高的光催化活性。     

以PVP纳米纤维为模板采用原子层沉积法制备MgxZn1-xO纳米纤维及其光学性质研究

采用静电纺丝方法制备聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纳米纤维,并以其为模板采用原子层沉积(ALD)方法制备不同Mg掺杂浓度的MgxZn1-xO纳米纤维。研究了不同Mg掺杂浓度对复合纳米纤维结构和光学性质的影响。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、光致发光(PL)和紫外-可见光(UV-Vis)吸收谱对样品测试并进行表征分析。结果表明,Mg元素的掺入并没有改变ZnO纳米纤维的形貌,所有样品的表面形貌极其相似,只是掺杂后纤维直径有所增大;随着Mg掺杂浓度的增加吸收边逐渐发生蓝移,表明所制备MgxZn1-xO纤维的带隙具有可调节性。与此同时,在PL谱中可以观察到样品的紫外(UV)发光峰从377nm移动至362nm,且与不掺杂的样品相比,MgxZn1-xO纳米纤维的UV发光强度明显增强。通过这种方法可以合成组分可控的MgxZn1-xO纳米纤维。在ZnO中掺入Mg元素可以有效地提高ZnO-PVP纳米纤维的禁带宽度以及UV发射强度。     

退火温度对铝掺杂氧化锌薄膜晶体质量及光电性能的影响

研究了退火温度对原子层沉积(ALD)生长的铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜光电性能的影响,结果发现:AZO薄膜在600℃退火后,X射线衍射峰的半峰全宽从未退火时的0.609°减小到0.454°,晶体质量得到提升;600℃退火后,薄膜的表面粗糙度从未退火时的0.841 nm降低至0.738 nm;400℃退火后,薄膜的载流子浓度和迁移率均达到最大值,分别为1.9×10~(19) cm~(-3)和4.2 cm~2·V~(-1)·s~(-1),之后随着退火温度进一步升高,载流子浓度和迁移率降低;退火温度由300℃升高到600℃过程中薄膜的吸收边先蓝移后红移。     

PbSe量子点表面修饰工程与应用研究进展

硒化铅胶体量子点（PbSe QDs）因其具有显著的多激子效应、大的激子波尔半径、宽的波长调控范围以及高的荧光量子产率等优异性能,在室温红外光电子器件领域有巨大的应用前景。然而,通过溶液法合成的PbSe QDs存在发光稳定性差和发光效率低等问题,进一步限制了它的发展,这是由量子点的表面易被氧化与载流子传输性能不佳所导致的。因此,本文围绕PbSe QDs的表面修饰工程对其迁移率、陷阱态、能级移动、发光效率以及稳定性改性方面的影响进行了系统论述,并总结了表面修饰工程在PbSe QDs太阳能电池、发光二极管和光电探测器等领域的应用现状,最后对该工程在光电子器件实际应用中存在的问题以及未来研究重点进行了展望。     

等离子体氮钝化GaSb材料表面特性研究

利用等离子体增强原子层沉积系统,以逐层刻蚀方式对GaSb进行氮(N)钝化处理,研究了钝化过程中刻蚀周期对GaSb钝化效果的影响。研究结果表明,当刻蚀周期数为200时,钝化效果最好;刻蚀周期数不足(100)时,钝化效果最弱;刻蚀周期数较高(300~400)时,随着刻蚀周期数的增大,钝化效果减弱。     

镉掺杂氧化锌纳米花的制备及其光催化活性

以氯化锌、氯化镉、氢氧化钠为原料,采用水热法合成Cd掺杂纳米花状ZnO光催化剂,并通过该样品对罗丹明B水溶液的降解来研究其光催化活性。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能量色散谱（EDS）、光致发光谱（PL）及紫外-可见分光光度计（UV-Vis）等测试手段对材料物性进行表征。实验结果表明：当掺杂Cd²⁺时,样品形貌发生变化、粒径减小;掺杂Cd²⁺后的ZnO的吸收边和紫外峰对比于纯ZnO均发生红移,禁带宽度由3.24 eV 减小到3.16 eV。通过光催化实验分析可知,掺杂后纳米ZnO光催化剂对罗丹明B 水溶液的降解率有所提高,光照3 h其降解率高达98%,说明与纯ZnO相比,Cd掺杂ZnO纳米花具有更高的光催化活性。     

用于VCSEL的Si基零对比度光栅反射镜研究

利用严格耦合波理论和时域有限差分方法设计了一种应用于940 nm垂直腔面发射激光器的Si基零折射率对比度光栅反射镜。对零对比度亚波长光栅(Zero-index-Contrast subwavelength Grating, ZCG)的高反射特性进行了研究,分析了ZCG实现宽带高反射的条件。此外,讨论了光栅结构参数对反射性能的影响并计算了制作公差,模拟分析了ZCG尺寸与垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser, VCSEL)氧化孔径尺寸对镜面损耗的影响。所设计的ZCG带宽可达280 nm, Δλ/λ₀=29.8%。该反射镜可以替代VCSEL中传统的分布式布拉格反射镜,降低了工艺难度和生长成本,同时有利于VCSEL与其他Si基光电子器件的集成。