三元CdZnSe核壳结构量子点的制备及光电性能研究

摘要

半导体量子点是三维尺寸都在10纳米之内的准零维材料，由于量子点拥有多种独有的特征，例如量子尺寸效应、表面效应以及良好的荧光性能，具有半峰宽窄且对称的荧光发射峰谱，量子点的吸收光谱相对较宽。目前在很多领域都得到了广泛的应用，如太阳能电池、生物科学、光电子器件、显示器等方面。 本文采用的是具一步合成法，制备了一种波段可调的 CdZnSe/ZnSe三元合金量子点材料。在本论文中先介绍了以氧化镉（CdO）、醋酸锌（Zn(Ac)2）为原料，以油酸（OA）为配体，以及把1-十八烯（1-ODE）作为溶剂利用一步合成的方法，先后两次注入Se制备出核壳结构CdZnSe/ZnSe量子点。通过改变实验条件，对工艺微调，可得到一系列波长的量子点。尤其是波长为620-690 nm这一波段的合成，是对材料波谱宽度范围的拓展，在此之前并没有文献报道过。为了拓展实验制备的量子点材料的应用，实验分别对产率较高的635 nm，672 nm的量子点作为发光层制备了QLED，器件外量子点效率达到6.8%。 在以上实验的基础上，通过Se分散在ODE中而不是有毒且价格昂贵的TBP中，在不改变其他条件如温度、注入量的条件下制备了绿光、黄光、红光量子点。将三种颜色不同发光的量子点应用于白光二极管，器件性能优异。接着，将实验室制备的不同波段量子点应用于太阳能电池，并研究了量子点掺杂钙钛矿电池的性能，获得高效的太阳电池光电性能。 除此之外，论文对CdS量子点的合成进行了深入的改进，由于CdS量子点量子尺寸较小，通常都伴有缺陷峰的产生。事实证明量子点材料的缺陷并不是一无是处的，合理利用并调节缺陷峰的位置及强度是能有出其不意的效果。通过对实验过程的合理优化，在温度为250℃，Cd:S比例为1:1时，反应在短时间制备出白光的CdS量子点，发光原因正是因为主峰和缺陷峰的完美结合。将白光CdS量子点作为发光层，应用于光致发光器件。制备的器件CRI为87.9，CCT为4619 K。这对白光器件的制备来说是一项很重要的创新。

目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 量子点的物理效应

1.3 量子点的制备方法

1.4 量子点的应用

1.5 量子点及器件的表征方法

1.6量子点的研究内容及创新点

第二章 发红光CdZnSe/ZnSe量子点的合成及在QLED中的应用

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 实验结果与表征

2.4 以CdZnSe/ZnSe量子点制备量子发光二极管

2.5 小结

第三章 CdZnSe/ZnSe量子点在发光二极管及太阳能电池中的应用

3.1 引言

3.2 改进实验条件制备量子点材料

3.3 实验结果与表征

3.4 基于CdZnSe/ZnSe量子点白光WLED制备与表征

3.5 CdZnSe/ZnSe量子点在钙钛矿太阳能电池中的应用

3.6 小结

第四章 利用CdS量子点制备白光LED

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 实验结果与表征

4.4 小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士研究生期间发表的论文

致谢

附录1 实验所用主要试剂

附录2 实验合成及分析所用主要仪器

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