硫硒化镉量子点微晶玻璃制备及发光性能研究

摘要

目前，市场上商品化白光发光二极管(Light Emitting Diode，LED)大部分是利用荧光粉发光，并且使用环氧树脂进行封装。这在实际应用中存在很多问题，例如随着使用时间的延长，荧光粉老化及其亮度下降，用来封装的环氧树脂导热差，容易老化变色，使得LED使用寿命缩短等问题，严重影响了白光LED的大规模应用。而量子点作为一种最新型的荧光材料，其最大的优点是颜色范围可以调节。对于任一量子点材料，就可以根据量子点尺寸不同而产生颜色不同的单色光。又由于玻璃基体网络内键的柔韧性，以及玻璃易于制备，所以玻璃是很理想的半导体量子点基体材料。
　　本文采用硼硅酸盐作为基质玻璃，通过组分设计，优化玻璃组分，研究了硫硒化镉量子点微晶玻璃的熔制工艺，硫硒化镉的预处理，熔制温度，加料温度对硫硒化镉量子点微晶玻璃形成的影响。并在此基础上，探究最佳的熔制工艺，进而探讨热处理制度对量子点生长的影响，实现可控析晶，以及研究硫硒化镉量子点的尺寸与发光性能之间的关系，通过XRF、XRD、紫外-可见分光光度计等现代测试分析技术来研究硫硒化镉量子点微晶玻璃最佳的熔制工艺，通过DTA、TEM、XRD等测试分析技术来探讨热处理制度对硫硒化镉量子点生长的影响，通过吸收光谱、激发光谱、发射光谱和荧光寿命来研究硫硒化镉量子点的尺寸与发光性能之间的关系。得到的结论归纳如下：
　　1.当Se/CdS比为1：3，预处理为A3的处理方式，即ZnO、CdS、Se先混匀，然后在350℃煅烧2h，最后和玻璃基质混匀在1250℃熔制。熔制温度为1250℃，放料温度为900℃或1000℃时，CdS和Se的固定效果效果较好，生长CdSe超微晶体最佳。调配不同的熔制工艺过程可以得到从黄色到红色范围内的玻璃。
　　2.玻璃经过热处理后，XRD测试观察不到晶相，TEM测试观察到随着热处理温度升高，量子点尺寸不断长大，分布也不断扩大，随着热处理时间延长，量子点尺寸也不断长大，分布不断扩大，但不能确定玻璃内量子点的准确种类。
　　3.随着保温时间延长，激发光谱和发射光谱总体呈红移的趋势，说明玻璃内部量子点随着热处理时间延长，平均尺寸不断增加，和TEM的测试结果是相符的；随着保温温度升高，激发光谱和发射光谱有红移的现象，说明玻璃内部量子点平均尺寸随着热处理温度升高而不断增加，和TEM的测试结果是相符的。
　　4.有效荧光寿命随着热处理温度升高呈现先增大后减小的规律。有效荧光寿命在热处理时间上的差异不明显，但是对比空白试样，荧光寿命明显增大。

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第1章 绪论

1.1 大功率白光LED

1.2 硫硒化镉量子点微晶玻璃

1.3 本课题的研究目的、意义和研究内容

第2章 实验与测试

2.1 实验流程

2.2 硫硒化镉量子点微晶玻璃的制备

2.3 硫硒化镉量子点微晶玻璃结构与性能测试

第3章 在硼硅酸盐玻璃中固定CdS和Se的研究

3.1 Se/CdS比对硼硅酸盐玻璃截止吸收波长的影响

3.2 硫硒化镉的预处理对固定CdS和Se的影响

3.3 熔制温度对固定CdS 和 Se的影响

3.4 放料温度对固定CdS 和 Se的影响

3.5 本章小结

第4章 热处理制度对硫硒化镉量子点微晶玻璃性能的影响

4.1 DTA测试分析

4.2 热处理温度对硫硒化镉量子点微晶玻璃性能的影响

4.3 热处理时间对硫硒化镉量子点微晶玻璃性能的影响

4.4 本章小结

第5章 硫硒化镉量子点微晶玻璃光谱性能的研究

5.1吸收光谱

5.2 荧光光谱

5.3 荧光寿命

5.4 色度分析

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 课题研究总结

6.2 课题研究展望

参考文献

致谢