铜铟硫荧光量子点的制备及其应用研究

摘要

荧光量子点由于其自身独特的光电性质，在生物医学及光电器件等方面具有广阔的应用前景。目前，量子点作为荧光转换材料已应用于白光LED中，商用白光LED主要靠蓝光InGaN芯片和YAG黄光荧光粉所组成，由于缺少红光成分，所发白光色调较冷，对人眼有一定的伤害。CuInS2(CIS)量子点是高光效、颜色可调的量子点，可有效改善目前商用白光LED红光缺失的不足，具有非常明朗的应用前景。本文主要研究了CIS量子点的合成，得到了最优合成条件。为提高量子产率，制备了CuInS2/ZnS(CIS/ZnS)核壳结构量子点，使量子产率提高至78%。封装中设计了双层荧光材料封装结构，使得白光LED色坐标红移，降低了白光LED的色温，进一步提高了白光LED的稳定性。基于上述研究背景，本文所取得的一系列主要成果如下：
　　（1）采用逐步热注射法合成了具有优良光学性能的CIS量子点，通过调整Cu/In的比率，所合成的CIS量子点的发射波长在650 nm到700 nm之间是可调的；通过调整量子点的合成时间和合成温度等不同条件，得到了CIS量子点的最佳合成条件为合成温度230℃，合成时间60 min。
　　（2）在 CIS量子点的基础上，合成了荧光发射波长在570 nm到650 nm之间可调的CIS/ZnS核壳结构量子点，较CIS量子点较低量子产率而言，具有核壳结构的CIS/ZnS量子点的量子产率达到78%。
　　（3）在白光LED的封装过程中，我们设计了一种新型的两层荧光转换结构，通过在黄光荧光粉YAG：Ce3+表面旋涂CIS/ZnS量子点，既弥补了YAG荧光粉表面缺陷，又提升了白光LED的性能，所制备的暖白光LED器件在工作电流为10 mA时，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(0.3406,0.3690)。

目录

声明

答辩决议书

第一章绪论

1.1荧光量子点简述

1.2量子点的发光机理和基本特性

1.3量子点研究进展

1.4量子点的应用

1.5白光LED的发展现状

1.6论文的主要思路及创新点

第二章铜铟硫化合物半导体量子点的合成与性能表征

2.1实验部分

2.2结果与讨论

2.3本章小结

第三章CIS/ZnS核壳结构量子点的合成与性能表征

3.1 CIS/ZnS核壳结构量子点的制备

3.2结果与讨论

3.3本章小结

第四章钇铝石榴石稀土黄光荧光粉表面修饰量子点研究

4.1钇铝石榴石（YAG）的介绍

4.2钇铝石榴石的表面修饰

4.3 YAG颗粒与CIS/ZnS核壳结构量子点的复合

4.4本章小结

第五章CIS/ZnS核壳结构量子点在白光LED中的应用

5.1实验部分

5.2结果与讨论

5.3本章小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文