CdSe/CdS量子点共同敏化TiO_2纳米管阵列光阳极研究

为了探究量子点共敏化对TiO_2纳米管阵列太阳能电池的光电转换效率的影响,采用连续离子层沉积法制备了不同循环沉积次数的Cd Se量子点敏化和Cd Se/Cd S量子点共敏化TiO_2纳米管阵列光阳极,并采用能谱分析、扫描电子显微镜、X射线衍射、紫外吸收光谱等方法对光阳极进行了表征。以制得的光阳极组装了太阳能电池,并对其光电转换效率和伏安特性进行了测试。研究结果表明:制备的Cd Se/Cd S量子点共敏化太阳能电池比Cd Se量子点单独敏化的太阳能电池更有效地吸收长波太阳光,在波长为575 nm处最大光电转化效率达到35.3%,对640 nm波长的光仍然有超过10%的量子效率;最大短路电流密度为5.45 m A/cm2,开路电压为0.64 V,光电转换效率达到1.95%,Cd Se/Cd S量子共敏化太阳能电池光电转换效率比Cd Se量子点单独敏化的提高了约2倍。     

半导体量子点光谱特性标准样品及高分辨透射电子显微镜粒径定值研究

半导体量子点纳米晶体是一类典型的纳米材料,具有独特的光学特性,已在生物医学、光电转换等领域得到应用.量子点纳米晶体的标准样品对其质量控制和产业应用都有重要的意义,但需要对其光学特性和尺寸特性进行准确测量研究.我们研制了以硒化镉量子点为代表的半导体量子点纳米晶体标准样品,并对其光学特性进行定值.针对目前制约量子点粒子尺寸准确测量的透射电子显微镜样品基底问题进行改进,用碳管-氧化石墨烯微栅代替常用的超薄碳膜微栅.通过高分辨透射电子显微镜表征得到晶格清晰的小尺寸半导体量子点纳米晶体的形貌像.这些结果有助于建立硒化镉量子点半导体纳米晶体的特征带边吸收峰值与粒子粒径的准确定量对应关系,从而推动量子点的应用.     

硫化镉量子点的可控制备及荧光性能研究

采用溶剂热法,以Cd(NO3)2·4H2O和升华硫为镉、硫来源,油胺为反应溶剂和表面活性剂,制备了硫化镉量子点(CdS QDs),并研究了反应温度、反应时间对硫化镉量子点尺寸的影响.通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对所制备产物的结构和形貌进行了表征.结果表明,所制备的硫化镉量子点结晶度较高,单分散性好,尺寸均一.通过紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱(PL)表征了硫化镉量子点随反应温度和时间的变化,结果发现,随反应温度的升高和反应时间的延长,其吸收峰出现了明显的红移,即通过控制反应温度和时间可以控制硫化镉量子点的尺寸和发光颜色.     

CdSe量子点/聚酰胺-胺树形分子纳米复合材料的制备与表征

以NaHSe为硒源,以聚酰胺-胺树形分子(PAMAM)为内模板,在水溶液中制备了尺寸均一、分散良好、荧光性强的CdSe量子点.分别用紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱和高分辨透射电镜对树形分子包裹的CdSe量子点进行表征.结果表明:在紫外光的激发下,树形分子与CdSe量子点间发生了强烈的界面电荷转移作用.质子化后整代数树形分子模板作用优于半代数树形分子.高代数树形分子的模板作用优于低代数树形分子.pH在7.5时,纳米簇粒径小而均匀,且溶液稳定性高.改变Cd2+与PAMAM物质的量比,可得到一系列尺寸不同、发光颜色不同的CdSe量子点.0℃低温时制备的量子点光致发光效率最高.     

Cd与Se比例对CdSe量子点发光性能的影响

硒化镉(CdSe)量子点具有荧光量子产率高、稳定性好以及光谱易于调节等优点,在发光二极管、太阳能电池及荧光标记等领域有着广阔的应用前景,而研究不同工艺条件对其性能的影响具有重要意义.以金属氯化物为Cd和Se源,以巯基丙酸(3-MPA)为包覆剂利用水相回流反应法在100 ℃下反应120 min制备了系列CdSe量子点,并讨论了不同Cd与Se比例时样品的形貌、带隙及光学性能的变化.CdSe量子点的尺度在2.19~2.57 nm,最强激发峰位于431 nm,发射峰位于561 nm,吸收光谱带边从460 nm蓝移到450 nm,表明样品在合成过程中,Cd与Se比例对样品的性能有一定的影响.     

半导体CdSSe量子点10K光致发光谱和光吸收谱研究

在10K温度下,通过光致发光和光吸收谱实验研究半导体CdSSe量子点,并进行了变温测量.分析了半导体量子点的量子尺寸效应、量子点电子能级的温度效应、量子约束效应和声子对光致发光谱的影响.     

CdSe量子点的合成及其标记水杨酸受体研究

水相合成了巯基丙酸(MPA)和对巯基水杨酸(MSA)双修饰的CdSe量子点,优化了量子点的合成条件并对其进行表征,探讨了量子点的毒性并成功将其应用于标记绿豆幼苗中水杨酸受体.结果表明,在pH为11.30、Cd:Se:MPA:MSA的摩尔比为1:0.5:2.5:1、反应温度为90℃时回流45 min,量子点荧光强度最大;双修饰量子点分布均匀,粒径约为3 ～4 nm;相对巯基丙酸单修饰量子点,其紫外可见吸收光谱出现红移,荧光强度明显增强,激发波长和发射波长λex/λem为365 nm/540 nm;双修饰量子点的毒性比单修饰量子点有所降低;标记实验表明绿豆幼苗水杨酸受体主要存在于根部.     

CdSe/CdS核壳型量子点的合成及其在白光LED的应用

以氯化镉、二氧化硒及硫化钠为原料在水相中直接合成巯基乙酸稳定的CdSe/CdS核壳型量子点,对所合成的核壳量子点的晶体结构、形貌特点及光学特性进行了X线粉末衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)和荧光光谱(PL)表征.XRD结果表明合成的CdSe/CdS核壳量子点表现出显著的立方晶系结构CdS的特征峰;TEM结果显示所合成的量子点形貌呈近球状,直径大约6nm.CdSe/CdS量子点发射黄色荧光,其荧光强度是CdSe的10倍左右.将CdSe/CdS量子点与蓝光InGaN芯片组合得到白光发光二极管(LED),所得白光LED的显示指数为77.1,与当前商业用的YAG白光LED相当,说明所合成的CdSe/CdS核壳量子点可作为白光LED备选荧光材料.     

巯基丙酸、巯基水杨酸双修饰CdSe量子点的合成及其标记水杨酸受体的初步研究

水相合成了巯基丙酸(MPA)和对巯基水杨酸(MSA)双修饰的CdSe量子点,优化了量子点的合成条件并对其进行表征,探讨了量子点的毒性并成功将其应用于标记绿豆幼苗中水杨酸受体．结果表明,在pH为11.30,Cd:Se:MPA:MSA的摩尔比是1:0.5:2.5:1,反应温度为90℃时回流45min,量子点荧光强度最好;双修饰量子点分布均匀,粒径约为3-4nm;相对巯基丙酸单修饰量子点,其紫外可见吸收光谱出现红移,荧光强度明显增强,激发波长和发射波长ex/em为365/540nm;双修饰量子点的毒性比单修饰量子点有所降低;标记实验表明绿豆幼苗水杨酸受体主要存在于根部．     

半导体量子点

随着对自组织半导体量子点生长机理的不断认识以及对量子点特性的不断了解,已经可以在一定程度上控制量子点的生长位置和其尺寸的均匀性,这使得基于单个量子点的元器件的制备和进一步的集成变得简单。     

半导体发光Ag_2S量子点合成及应用

近年来窄带隙溶胶半导体纳米晶引起人们极大关注,该类纳米晶在光学、电学、生物医疗、材料科学等其他领域有着非常重要的应用.大量研究证实了Ag_2S量子点具有许多优异性能,比如:近红外荧光发射、低毒性、荧光量子效率高、稳定性好、成本低和合成设备简单.与传统的量子点(含有重金属Cd,Hg,Pb元素)相比,近红外发光的Ag_2S量子点避免了重金属离子本身固有的毒性,并且因其具有低毒性被用在生物医疗中.在本文中详细讨论了半导体发光Ag_2S量子点的性质、晶体结构和合成方法,并对Ag_2S量子点的生物相容性评价方法以及在生命科学领域的应用进行了阐述.     

CdS_xSe_(1-x)合金结构、电子结构和光学性质的第一性原理研究

用密度泛函理论究了闪锌矿型三元合金体系Cd SxSe1-x的晶体结构、电子结构和光学性质.计算了组分参数在0≤x≤1范围内Cd SxSe1-x的电子结构、态密度和带隙,计算结果表明Cd SxSe1-x为直接带隙半导体材料,其带隙随Se含量的增加而减小.分析了Cd SxSe1-x的复介电函数和吸收系数等光学性质随光子能量变化的关系,随Se元素含量增加,各光学特性曲线向低能方向移动.     

InAs/GaAs量子点激光器增益特性

由于载流子在3个维度受到量子限制,半导体量子点具有类似于原子的分立能级,并展现出许多独特的光学和电学性能.实验研制了InAs/GaAs量子点半导体激光器,分别采用傅里叶级数展开方法和Hakki-Paoli方法准确地测量和表征量子点激光器的模式增益,分析了其增益与损耗.实验结果表明HakkiPaoli方法受测量系统分辨率影响大,在增益谱峰值附近由其得到的增益明显偏低.采用傅里叶级数展开方法并由测试系统响应函数进行修正,可以获得更准确的增益谱.     

反相微乳液法制备以CdSe量子点为核的SiO_2荧光纳米颗粒

以3-巯基丙酸为稳定剂,亚硒酸钠为硒源,合成高质量水溶性CdSe量子点。在pH值为11.0的碱性条件下,当n(Cd)∶n(Se)∶n(MPA)=1∶0.2∶1.1时,在9.0h内,可获得荧光发射峰在511⁵63nm范围内连续可调CdSe量子点,最高荧光量子产率值可达16.1%。采用反相微乳液技术,制备以CdSe量子点为核的SiO2荧光纳米颗粒。用荧光分光光度计,红外光谱仪,透射电镜等分析测试手段,对得到的荧光纳米颗粒的性能进行表征。结果表明:得到的SiO2纳米颗粒大小均匀,水溶性和光稳定性好。     

CdTe量子点的制备与应用

在微波样品处理器中, 合成了量子产率为65%的CdTe量子点, 发射波长为510~670 nm. 该方法合成的量子点半峰宽较窄, 发光强度较高. 为了提高光稳定性, 在制备的CdTe量子点表面包覆了硅层, 得到尺寸分布较均匀的纳米粒子, 并对其进行毒性检验.     

半导体量子点非本征吸收区的三阶极化率

通过变分法计算了量子点激子基态能量和偶极跃迁振子强度,分析了半导体量子点在非本征吸收区的三阶极化率.量子点中激子的基态能量随量子点半径的增大而单调减小,这是量子尺寸效应的反映;量子点中由基态到激子基态的跃迁振子强度,随量子点半径的增大而单调增大;在弱受限量子点情况下,三阶极化率的实部和虚部都是负的,对应于非线性光学自散焦效应,其绝对值随入射光频率的增加而增加,且随量子点半径的增大而增大.     

ZnS量子点/聚氨酯纳米复合材料的荧光光谱

采用水相法制备了经巯基丙酸表面改性的ZnS量子点溶胶,再利用铸膜法得到了ZnS量子点/聚氨酯纳米复合膜.通过紫外吸收光谱和荧光光谱等方法对制得的ZnS量子点及ZnS量子点/聚氨酯纳米复合膜进行了分析表征.紫外吸收光谱表明,纯化前后ZnS量子点的尺寸没有变化,根据Brus模型可知,70℃下回流得到的ZnS量子点的尺寸为30 nm.荧光光谱表明:提高回流温度可显著提高ZnS量子点的发光强度;ZnS量子点水溶液在400 nm左右的发光带是受限态发光,归因于ZnS量子点表面锌原子空位产生的载流子辐射再结合;复合后发光带从400 nm红移到425 nm左右.     

一种量子阱结构发光器件的模拟与分析

基于Slivaco公司的TCAD软件构建一种新型量子点发光器件,以GaN基底作为电流传输层,在InGaN量子阱中植入InN量子点,并对该器件的电致发光特性进行了仿真.得到了该器件的伏安特性曲线、电致发光光谱曲线,以及量子点尺寸对其发光光谱的影响.仿真结果表明,在外加电压超过3.2V时,发光层的电子和空穴会产生强烈的复合发光;从0.1~2nm改变量子点的尺寸,发射峰从461nm移至481nm,红移了20nm,从2~10nm改变量子点尺寸,光谱基本没有变化.     

半导体量子点中磁极化子基态能修正的温度效应

采用Larsen方法研究了半导体量子点中磁极化子基态能量的温度效应．在有限温度下导出了磁场内半导体量子点中电子—体纵光学(LO)声子相互作用系统的基态能量及二级微扰能量修正．讨论了磁场、量子点尺寸以及温度对半导体量子点中电子—体纵光学(LO)声子相互耦合磁极化子的基态能量影响．为了更清楚、直观地说明半导体量子点中磁极化子的性质，以GaAs半导体为例进行了数值计算，得到在强磁场的作用下半导体量子点中电子—体纵光学(LO)声子耦合系统的基态能量修正与磁场强度、量子点厚度及温度的关系曲线．结果表明：强磁场中电子—体纵光学(LO)声子相互耦合磁极化子的基态能量修正随磁场强度的增加而增大，随量子点厚度的增加而减少，随温度的升高而增大。     

白光LED用量子点玻璃的制备方法及应用研究进展

白光LED用量子点玻璃不但具有量子点高荧光效率、发光波长可调和较窄的发射波长等新颖的光学特性,而且量子点的热稳定性差和水氧抵抗性差的问题也很好的得到了解决,可以有效的避免封装材料黄化老化、发光不均匀和出现光斑等传统封装白光LED出现的问题。综述了白光LED用量子点玻璃的制备方法及其在LED的应用,并对白光LED用量子点玻璃的荧光效率和无铅、无镉量子点玻璃的研制提出了进一步展望。