硒铟银锌四元量子点的制备及光学性能研究

摘要

量子点由于其光谱可调谐，发光效率高，是近年来发展起来的一类新型功能材料，在发光器件、光催化、生物成像、光伏电池、传感器以及激光等领域中均有着非常广泛的应用。目前通常采用的调节发射光谱范围的手段有改变量子点颗粒尺寸，改变组分等方法。本文采用热注入法制备了不同粒径的ZnAgInSe量子点及不同Zn/Ag前驱物配比的ZnxAgInSe量子点，同时合成了包覆ZnSe壳层的ZnAgInSe/ZnSe量子点。通过荧光衰减寿命、变温PL的测试分析了其内部发光机制。具体内容如下：
　　通过热注入法制备了不同颗粒尺寸的ZnAgInSe量子点。受量子尺寸效应的影响，随着颗粒尺寸的增加发光强度明显增强且光谱发生红移。通过进一步测试荧光衰减寿命来研究其内部的发光机制，主要是由导带到内部能级的复合，表面相关的复合以及施主-受主对复合三个过程共同作用的结果，且施主-受主对的复合占主要部分。同时，对不同颗粒尺寸的 ZnAgInSe量子点测试了变温 PL光谱，并研究了变温光谱的发射峰位置，发射峰强度以及半高宽与温度之间的变化关系。可以发现峰强度随着温度的升高而减弱，这可能是由于热激活非辐射复合机制引起的。ZnAgInSe量子点变温发射光谱的展宽可能是激子-声子的耦合导致的，黄昆因子随着颗粒尺寸的增加而增大，表明了激子-声子耦合作用增强。
　　通过热注入法制备了不同组分的ZnxAgInSe(x=0.3,0.5,1)量子点，通过改变Zn/Ag配比成功的调节了量子点的发光峰范围。可以发现，随着Zn/Ag配比的增加发射光谱发生了明显的蓝移，同时发光强度也相应的增强，表明量子点中Zn空位(VZn)和Ag空位(VAg)的数量发生了变化，Zn组分的增加引起了VAg的降低，而VZn相应的增加。进一步测试了ZnxAgInSe量子点的变温PL谱，并研究了发射峰位置，半高宽，峰强度随温度的变化关系。随着Zn/Ag配比的增加黄昆因子S逐渐降低，可能是由于晶格结构的热膨胀引起了带隙能量的变化。ZnxAgInSe量子点的发光机制可以描述为以下三个过程：导带到内部能级的复合，表面相关的复合以及施主-受主对复合，其中施主-受主对复合占主导地位。同时，进一步将ZnxAgInSe(x=1)量子点应用在了温度传感器中。
　　通过热注入法制备了包覆不同ZnSe层数的ZnAgInSe/ZnSe量子点。随着ZnSe壳层数量的增加，发光峰位发生蓝移，且发光强度也逐渐增强。ZnAgInSe/ZnSe核/壳量子点的发光机制主要是由于导带到内部定域能级的复合、表面相关的复合以及施主-受主对复合，其中以施主-受主对的复合为主。通过测试变温光谱，研究了发射峰位置，发射峰强度以及半高宽与温度之间的变化关系。可以观察到在10 K到300 K的温度变化范围内，随着温度的升高强度减弱且峰位红移，光谱展宽。拟合得到黄昆因子S均小于1，说明其激子-声子的耦合较弱，且随着ZnSe层数的增加S逐渐降低，表明激子-声子耦合逐渐下降。

目录

声明

第一章 绪论

1.1量子点概述

1.2量子点的发展进程

1.3量子点的物理性质

1.4多元量子点的制备方法

1.5多元量子点材料的应用

1.6本论文使用的表征方法

1.7本论文的主要研究内容

第二章 ZnAgInSe量子点光学性质的研究

2.1 ZnAgInSe量子点的制备

2.2 ZnAgInSe量子点的结果和讨论

2.3本章小结

第三章 不同组分ZnxAgInSe量子点光学性质的研究

3.1 不同组分ZnxAgInSe量子点的制备

3.2 不同组分ZnxAgInSe量子点的结果和讨论

3.3本章小结

第四章 ZnAgInSe/ZnSe核/壳量子点的光学性质的研究

4.1 ZnAgInSe/ZnSe核/壳量子点的制备

4.2 ZnAgInSe/ZnSe核/壳量子点的结果和讨论

4.3本章小结

第五章 全文总结及展望

5.1全文总结

5.2工作展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢