Ⅱ-Ⅵ族量子点的制备和非线性光学性质研究进展

量子点具有独特的量子结构和物理性质而被广泛应用于生物探针、发光二极管、太阳能电池等。主要综述了Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点的合成方法,比较了各种方法的优缺点,并介绍了半导体量子点非线性光学性质研究的最新进展。最后对其今后的主要发展方向进行了探讨。     

量子点太阳电池的探索

阐述了探索量子点太阳电池的重要意义与物理构想,简要介绍了两种不同结构组态的量子点太阳电池的光伏性能,如p-i-n量子点太阳电池和量子点敏化太阳电池.对发生在各种量子点(PbSe、PbS、PbTe、CdSe和Si)中的因碰撞电离而导致的多激子产生效应及其研究进展进行了重点评述,并提出了设计与制作量子点太阳电池的若干技术对策.可以预期,具有超高能量转换效率、低制作成本与高可靠性的量子点太阳电池的实现,有可能对未来的光伏技术与产业产生革命性的影响.     

量子点敏化太阳电池中光阳极结构优化的研究进展

量子点敏化太阳电池(QDSSC)因具有高理论能量转换效率和低生产成本而受到研究者的广泛关注。简述了QDSSC的基本结构和工作原理,详细评述了基于半导体氧化物薄膜特别是TiO2和ZnO光阳极结构优化的QDSSC的研究进展,并结合目前QDSSC阳极结构研究中遇到的问题对今后基于光阳极优化的QDSSC发展进行了展望。     

CdZnSe/ZnSe/ZnSeS量子点材料的制备及其量子点电致发光器件性能研究

量子点（QDs）材料由于其出色单色性,发光可调等优点,在电致器件方面得到了快速的发展。文章研究通过物理方法在QDs核生长的过程中用溶剂稀释单体的浓度,减少QDs核的生长时间,从而可在不改变化学成分比例的基础上改变QDs的发光波长。进一步通过包覆ZnSe与ZnSeS壳层对发光波长进行调制,最终得到光致波长在540 nm的绿色QDs。通过对比实验以及LaMer模型解释了发生变色的原理。仅在核的生长阶段进行干涉才能控制QDs的发光峰位。同时发现提高QDs外壳的包覆温度对QDs的缺陷的减少有积极作用。随后将得到的QDs用于制备量子点电致发光器件,在8 V电压下得到了348993 Cd/m²的亮度,以及32 Cd/A的电流效率。另外,该方法可以为其它类型的由热注入法制备的纳米材料制备提供新的思路。

     

胶体化学法合成半导体量子点的研究进展

介绍了制备半导体量子点的3种方法,包括光刻、自组织生长和胶体化学方法.简要比较了3种方法,详细讨论了用胶体化学法合成半导体量子点.胶体量子点具有一些优异的性能,有着广泛的应用,列举了胶体量子点的一些独特应用.     

量子点在低价太阳电池中的应用及研究状况

太阳电池的发展包括3个阶段,已商业化生产的第一代单晶硅电池成本较高,而薄膜化的第二代太阳电池虽大幅降低了成本,但效率不理想.因此,期待比第一代太阳电池有更高转换效率的同时,保持第二代太阳电池低成本优势的第三代太阳电池的诞生.其中,半导体量子点太阳电池因具有高达66％的热力学转换效率备受关注.介绍了基于量子点的几种低价太阳电池,包括全无机纳米结构太阳电池、染料敏化电池及聚合物太阳电池等,重点介绍了由有机聚合物和无机半导体量子点组成的杂化聚合物/量子点电池的结构及影响器件效率的关键因素.     

Ⅱ～Ⅵ族半导体量子点合成方法的研究进展

半导体量子点是固体发光材料中的一个新兴领域,对它的研究涉及多学科的交叉.该纳米材料具有独特的结构和物理、化学性能,被广泛应用于生物探针、激光器、光电子器件等领域.主要介绍并分析比较了Ⅱ～Ⅵ族半导体量子点的合成方法、研究进展及各种方法间的优缺点.     

掺杂型Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族多元量子点的制备及应用研究进展

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族多元量子点具有粒径尺寸小、半峰宽较宽、Stokes位移大、抗光漂白能力强、绿色环保等优异的物理化学性质,通过改变其化学成分可以实现发射范围在可见光到近红外光区域连续调谐,同时避免了Cd、Hg、Pb等重金属元素和Se、Te、P、As等剧毒阴离子的使用。上述优点使其成为替代传统二元量子点的理想材料,因此在太阳能电池、发光二极管、光探测器、生物成像等领域具有广阔的应用前景。与二元量子点相比,多元量子点由于含有多种不同类型的金属离子,存在金属离子反应速率不同的问题,使得晶体内部缺陷较多,因此荧光性能仍有待提高。掺杂过渡金属离子(例如Zn²⁺、Mn²⁺或Cu⁺)可有效调控多元量子点的带隙宽度,不仅可增大量子点的Stokes位移,还能促进辐射复合,从而有效拓宽发光范围,提高量子产率。本文详细阐述了掺杂型Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族多元量子点的发光机理,分别介绍了有机相和水相合成法制备该类型量子点的特点,通过有机相合成的多元量子点具有结晶性好、荧光量子产率高的优点,而水相合成的多元量子点具有安全环保、生物相容性好等明显优势。同时,本文综述...     

量子点的合成、表面修饰及在聚合物太阳电池中的应用

量子点因具有特殊的量子尺寸效应而得到广泛应用,尤其是在聚合物太阳电池中的应用具有独特的优势。列举了量子点常见的合成方法,如有机相合成法、水相合成法、水热法和溶剂热法、微波辅助水热法、微乳液法等;介绍了常见的量子点表面修饰方法,如偶联剂法、配位基交换法及化学反应法等;最后,介绍了表面修饰后的量子点在聚合物太阳电池中的应用,并针对器件效率较低这一问题讨论了提高聚合物/量子点太阳电池效率的方法。     

CuInS2量子点的合成及在太阳电池中的应用研究

介绍了CuInS2量子点的合成方法及在几种结构的太阳电池(如全无机纳米结构太阳电池、染料敏化电池及聚合物太阳电池)中的应用,尤其是针对聚合物太阳电池,分析了器件效率低的原因并提出了提高该类太阳电池效率的方法。     

PbS量子点/ZnO纳米片复合膜的制备及其光电化学性能

通过两步法合成PbS量子点(QDs)修饰ZnO纳米片复合膜. 首先利用电化学法在掺氟的SnO₂导电玻璃(FTO)上生长ZnO纳米片, 然后在ZnO纳米片上通过逐次化学浴法沉积PbS量子点形成PbS/ZnO复合膜. 利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)详细表征了样品的表面形貌和晶体结构, 并研究了PbS/ZnO复合膜作为量子点敏化太阳能电池光阳极的紫外-可见吸收谱、光电化学性能和表面光电压谱. 对比ZnO纳米片经PbS量子点修饰前后, 发现PbS量子点修饰后光阳极的光吸收和光伏响应均从紫外区拓宽到了可见光区, 同时光电化学性能有了显著提高, 短路电流密度从敏化前的0.1 mA/cm²增加到0.7 mA/cm², 效率由0.04%增加到0.57%. 与单一ZnO纳米片相比, PbS/ZnO复合膜的表面光伏响应强度明显增强, 说明PbS与ZnO之间形成了有利于光生电荷分离的异质结, 从而导致了PbS/ZnO复合膜光电性能的增加.     

硫化铜量子点的研究进展

硫化铜量子点作为一种p型半导体纳米晶,具有很强的表面等离子体共振效应、低的毒性以及独特的光学和电学性能,在光催化、生物技术、光电转换材料领域受到了极大关注。由于单分散的硫化铜量子点的制备过程复杂,效率较低,并且纯的硫化铜量子点电导率较低,这极大地限制了其在能量存储器件方面的应用。此外,由于硫化铜量子点复杂的能带结构和独特的p型半导体特性,针对硫化铜量子点的光学性能调控尚不成熟。基于此,本文综述了硫化铜量子点在制备方面的研究现状与取得的进展,介绍了硫化铜量子点的能带结构、晶体结构,及其在量子点敏化太阳能电池、光催化降解污染物、肿瘤细胞诊断与治疗等方面的研究进展,并对硫化铜量子点或Cu系量子点更进一步的研究、开发应用提出了几点建议。     

量子点新型太阳电池研究获进展

<正>中国科学院等离子体物理研究所太阳能材料与工程研究室在有关项目的支持下,发展了量子点敏化太阳电池中量子点制备的新方法。该研究结果于2012年2月24日发表在英国化学会《化学通讯》(DOI:10.1039/c2cc17081g)上。     

碳量子点-二氧化钛复合光催化剂的研究进展

随着社会的快速发展,环境污染与能源短缺问题日益突出。光催化技术可以利用太阳能降解水体或大气中的污染物,也可用于催化制氢等,是解决环境污染与能源短缺问题最有效的手段之一。二氧化钛(TiO_2)具有光催化活性高、化学性质稳定、价廉、无毒等优点,是当前应用最为广泛的光催化剂。然而,TiO_2的带隙过宽且光生电子与空穴易再结合,因而在光催化领域的应用受到限制。在过去的10多年中,研究者们发展出了一系列方法尝试提高TiO_2的光催化活性,包括量子点敏化、有机染料敏化、TiO_2晶型与形貌的调节、表面贵金属沉积、过渡金属离子掺杂与非金属离子掺杂等。量子点敏化是将TiO_2与量子点复合,从而调节TiO_2的能带宽度,拓宽对光的响应范围。不过,敏化所用的量子点大多含有有毒重金属离子,严重威胁环境与人体健康,这促使许多学者致力于找寻更安全无毒的荧光纳米材料。碳量子点(CDs或CQDs)是一种新型的荧光碳纳米材料,由sp~2/sp~3杂化碳原子组成,表面具有各种官能团。与传统的量子点相比,CDs拥有原料来源广泛、理化性能稳定、无毒、生物相容性好、易于功能化修饰、抗光漂白等优点。此外,CDs还具有光诱导电子转移能力、光敏性以及荧光上转换效应等特性,在光电化学与光催化领域具有良好的应用潜力。将CDs与TiO_2复合制成CDs-TiO_2光催化剂,一方面材料毒性低,克服了传统量子点毒性高的缺点;另一方面能有效抑制光生电子与空穴的再结合,增强对紫外光的吸收并且拓展对可见光甚至近红外光的吸收,从而提高材料的光催化活性。当前研究主要从调控TiO_2与调控CDs两方面入手来提高CDs-TiO_2光催化剂的活性,其中前者主要包括TiO_2晶型和晶面的调节、TiO_2的形貌调控与TiO_2的杂化改性;CDs的调控主要包括CDs的杂化改性、CDs粒径与负载量的调节。本文基于CDsTiO_2复合光催化剂当前的研究进展,分析了可能的光催化机理,重点阐述了针对以上几种调控手段的研究结果,最后介绍了CDsTiO_2的制备方法与当前应用现状,并对未来的发展趋势进行了展望。     

全无机钙钛矿量子点的光学研究进展

相比于传统半导体量子点,全无机钙钛矿量子点具有发光性能好,发射波长可调,光致发光量子产率高等优点,是光电领域的理想材料,现已被广泛用以制备发光二极管、太阳能电池等光电器件。综述了近年来全无机钙钛矿量子点的研究进展。介绍了全无机钙钛矿量子点的合成方式;分析了离子掺杂和配体修饰对全无机钙钛矿量子点的影响;阐述了全无机钙钛矿量子点在发光二级管中的应用;展望了全无机钙钛矿量子点的未来发展趋势,为全无机钙钛矿量子点在发光二极管的应用提供参考。     

量子点光学传感器的研究进展

分别从荧光转换传感器、荧光共振能量传感器、磷光转换传感器和定位传感器等方面综述了量子点光学传感器的发生机理及其在测定金属离子、阴离子、小分子、共振能量转移体系以及磷光材料、固态材料方面的应用.最后介绍了量子点光学传感器存在的问题和发展趋势.     

量子点敏化太阳能电池研究进展

半导体量子点(Quantum Dot,简称QD)因其具有多种优异的光电性能而在太阳能转换方面得到了广泛地应用。量子点敏化太阳能电池(Quantum Dot Sensitized Solar Cell,简称QDSC),因其工艺简单、制造成本低和理论光电转换效率高,被认为是极具发展潜力的新一代太阳能电池。本文介绍了QDSC的基本结构和工作原理、QDSC的转换效率及影响因素、QDSC的研究进展等。另外,我们还对量子点敏化太阳能电池的发展进行了展望。     

Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体量子结构材料和器件的研究与发展

简要介绍了量子结构材料与器件中的基本概念,重点介绍了量子结构的定义和量子尺寸效应的能带裁剪工程。以II-VI族化合物半导体为例,介绍了量子尺寸效应对于激子束缚能的影响。以此为基础,综述了II-VI族化合物半导体量子阱、量子点等量子结构材料以及量子结构器件在光电探测、发光器件与太阳能电池领域的研究现状,并总结了II-VI族化合物半导体量子结构材料与器件的发展趋势。     

新型胶体量子点太阳能电池效率达7％创世界记录

近日,多伦多大学和阿卜杜拉国王科技大学的科研人员在胶体量子点薄膜的研发方面获得重要突破,胶体量子点太阳能电池的效率创造了新纪录,达7％。他们的成果发表在了《自然纳米技术》杂志上。     

Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体量子结构材料和器件的研究与发展

简要介绍了量子结构材料与器件中的基本概念,重点介绍了量子结构的定义和量子尺寸效应的能带裁剪工程.以Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体为例,介绍了量子尺寸效应对于激子束缚能的影响.以此为基础,综述了Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体量子阱、量子点等量子结构材料以及量子结构器件在光电探测、发光器件与太阳能电池领域的研究现状,并总结了Ⅱ-Ⅵ族化合物半导...