高效Mn摻雜CdS量子點(diǎn)的制備及其光學(xué)性能研究.pdf

1、量子點(diǎn)（QD:半徑約在1～10 nm的半導(dǎo)體納米晶）因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，如量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和介電限域效應(yīng)等，在生物醫(yī)藥和光電子功能器件等領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景。最新研究表明，在量子點(diǎn)中摻入過(guò)渡金屬離子能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)其光學(xué)性能的調(diào)控和強(qiáng)化，比如:摻雜量子點(diǎn)中大的斯托克斯位移有效地解決了材料的自吸收效應(yīng);具有更長(zhǎng)的激發(fā)態(tài)壽命，更寬的光譜可調(diào)諧范圍，更穩(wěn)定的光化學(xué)性能等。因此過(guò)渡金屬摻雜量子點(diǎn)的相關(guān)研究成為了當(dāng)前最活躍的研究熱點(diǎn)之

2、一。本論文圍繞量子點(diǎn)發(fā)光二極管的研究為導(dǎo)向，采用成核摻雜方式實(shí)現(xiàn)了Mn摻雜CdS量子點(diǎn)的生長(zhǎng)及其結(jié)構(gòu)調(diào)控，系統(tǒng)研究了量子點(diǎn)的光學(xué)性能與其結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系，以及量子點(diǎn)與電子傳輸材料1，3，5-三（1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基）苯（TPBI）的之間的能量傳遞過(guò)程。綜合本論文工作，得到的主要結(jié)果如下:
　　 (1)探索了高效Mn摻雜CdS量子點(diǎn)的制備及其結(jié)構(gòu)和性能調(diào)控。采用成核摻雜方式制備了核殼結(jié)構(gòu)的Mn摻雜CdS量子點(diǎn)（即Mn

3、S/ZnS/CdS量子點(diǎn)）。研究表明，ZnS緩沖層的引入是高效Mn摻雜CdS量子點(diǎn)制備的關(guān)鍵因素。所制備的MnS/ZnS/CdS量子點(diǎn)發(fā)光來(lái)自獨(dú)立的Mn2+發(fā)射，解決了Mn∶CdS量子點(diǎn)發(fā)光總伴隨著CdS帶邊或缺陷態(tài)發(fā)光的問(wèn)題。通過(guò)合成工藝的設(shè)計(jì)與調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了量子點(diǎn)光學(xué)性能的優(yōu)化，其最高發(fā)光效率可高達(dá)68％，為目前文獻(xiàn)報(bào)道最高值(29％)的2倍以上。
　　 (2)優(yōu)化了MnS/ZnS/CdS量子點(diǎn)的配體交換工藝。將MnS/ZnS

4、/CdS量子點(diǎn)表面由原來(lái)的長(zhǎng)鏈油胺轉(zhuǎn)換成短鏈的芐胺，其發(fā)光效率由68％降低為66％，量子點(diǎn)基本保持了發(fā)光效率不變的同時(shí)有望提高其與電子傳輸材料間的能量傳遞效率，有利于其后續(xù)器件研發(fā);將MnS/ZnS/CdS量子點(diǎn)表面由原來(lái)的油溶性配體油胺轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄耘潴w巰基丙酸，其發(fā)光效率仍保持46％，為其后續(xù)生物應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　 (3)研究了MnS/ZnS/CdS量子點(diǎn)的熱穩(wěn)定性。對(duì)不同殼層厚度的MnS/ZnS/CdS量子點(diǎn)的熱穩(wěn)定性的系

5、統(tǒng)研究表明，隨著殼層厚度的增加，量子點(diǎn)的熱穩(wěn)定性不斷增強(qiáng);厚殼層樣品在80～360 K時(shí)其光致發(fā)光效率基本不變，表明其具有良好的熱穩(wěn)定性。
　　 (4)探討了MnS/ZnS/CdS量子點(diǎn)與電子傳輸傳輸材料間的能量傳輸過(guò)程。深入研究了不同殼層厚度的量子點(diǎn)與有機(jī)電子傳輸材料(TPBI)間的能量傳遞過(guò)程，QD/TPBI混合薄膜中供體TPBI的熒光壽命變短，受體的激發(fā)光譜增強(qiáng)，證明存在明顯的能量傳遞過(guò)程，且隨著量子點(diǎn)中CdS殼層厚度的增