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。     

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...     

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.     

基于Ⅳ-Ⅵ族化合物的胶体量子点太阳电池研究进展

基于Ⅳ-Ⅵ族化合物的胶体量子点具有易于合成、带隙可调等优点,被认为是一种非常有前途的窄带隙光伏材料。近年来,利用Ⅳ-Ⅵ族化合物制作的胶体量子点太阳电池最高转换效率已经突破10%。介绍了胶体量子点的合成方法、基本结构及其光电特性;着重分析了国内外关于肖特基和异质结胶体量子点太阳电池的研究现状,指出了目前该领域研究中存在的问题和发展趋势,并分析了未来需要重点解决的关键问题。     

AgIn合金量子点复合玻璃的制备及光学性质研究

采用溶胶-凝胶法结合气氛控制的技术制备了AgIn合金量子点掺杂钠硼硅基(NBS)玻璃。利用X射线粉末衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及选区电子衍射(SAED)对AgIn合金量子点在玻璃中的形貌和微结构进行了表征, 并利用荧光光谱仪对该玻璃的荧光性质进行了研究。结果表明, 在600℃热处理下钠硼硅玻璃中形成了尺寸分布在5 nm左右的均一的AgIn六方晶系量子点, 而且分布在玻璃中的AgIn量子点在435 nm附近存在一个荧光峰, 表明AgIn量子点掺杂NBS玻璃可以作为激光源、非线性介质和光子设备的候选玻璃。     

InP量子点的掺杂及其光学性能

采用原位成核掺杂法合成了Li、Zn金属离子掺杂的InP量子点(分别记为Li: InP和Zn: InP), 并研究了掺杂剂对量子点的结构、尺寸和光学性能的影响。研究结果表明, Li⁺、Zn²⁺掺杂的InP量子点结晶度较高且尺寸均匀。虽然Li⁺掺杂未引起InP量子点的结构发生变化, Li⁺未进入InP晶格, 但是抑制了InP量子点的成核与长大, 使其吸收谱和荧光谱均发生大幅度的蓝移。Zn掺杂同样也抑制InP量子点的成核与长大, 并且形成InP/Zn₃P₂/ZnO复合核壳结构, 显著增强了InP量子点的荧光, 尤其是当Zn掺杂浓度(Zn/In原子比)为0.2时, InP量子点的荧光强度增加近100多倍, 这对短波长InP量子点的合成具有一定的参考价值。     

半导体量子点玻璃的研究进展

介绍了半导体量子点材料禁阻类型,详细阐述了共熔法、溶胶-凝胶法、离子注入法等半导体量子点玻璃材料的制备方法,探讨了半导体量子点玻璃的尺寸效应、禁阻效应、库仑阻塞效应和非线性光学效应等特性及其未来应用前景.     

含Ag量子点钠硼硅玻璃的三阶非线性光学性质

以正硅酸乙酯、硼酸、金属钠为前驱体采用溶胶-凝胶法合成含Ag量子点的钠硼硅玻璃。X射线粉末衍射 (XRD) 分析Ag量子点具有立方相。通过透射电子显微镜 (TEM) 和高分辨透射电子显微镜 (HRTEM) 测定量子点的尺寸和分布, 结果显示在玻璃中量子点呈规则的球形, 并且尺寸在5~13 nm之间。紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱仪得到Ag量子点的表面等离子体共振吸收峰大约在406 nm附近; 利用飞秒Z-scan 技术在800 nm波长处用飞秒钛宝石激光辐照对Ag量子点玻璃的非线性光学性质进行研究, 该玻璃的非线性折射率γ、非线性吸收系数β和三阶非线性极化率χ⁽³⁾分别为 –1.72×10^-17 m²/W、9.96×10^-11 m/W、1.01×10^-11 esu。     

PbSe量子点掺杂玻璃折射率的实验测量

为了明确PbSe量子点掺杂硅酸盐玻璃的光学特性,利用阿贝折射仪和带激光光源的分光计测量了其折射率,多次重复测量表明,该组分的量子点掺杂玻璃具有较稳定的折射率（nD=1．5981±0．0027）,是非常理想的光纤制备材料。实验还表明,阿贝折射仪可以用来快速准确地测量某些固体材料的折射率,为研究新材料的折射率特性提供了一种快速测量方法。     

CdS量子点的制备和光学性质

以醋酸镉、硫粉为原料制备CdS量子点,研究了硫的加入量对其光学性质的影响,结果表明:合成的CdS量子点粒径均匀,分散性较好,随着硫加入量的增加CdS量子点的粒径增大;反应中过量的硫能有效地填补硫空位,从而抑制表面态发光,同时,ODA的修饰也能有效地钝化表面态,减小表面态的发光强度.     

Ⅱ-Ⅵ型量子点的制备、修饰及其生物应用

根据近10年的研究情况对Ⅱ-Ⅵ型量子点的制备、修饰进行了介绍,分析了量子点制备过程中的优、缺点. 探讨了Ⅱ-Ⅵ量子点在生物应用的最新研究成果,并对其研究前景进行了预测.     

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...     

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。     

掺杂CuCl钠硼硅玻璃的溶胶-凝胶方法制备及非线性光学性质

采用sol-gel方法以Na₂O-B₂O₃-SiO₂系统玻璃为基体,采用不同浓度的盐酸溶液为CuCl的先驱体溶剂,在500-600℃的温度范围内烧成了掺杂CuCl的钠硼硅玻璃,详细地研究了氯化亚铜的浓度及其先驱体溶剂对溶胶-凝胶及玻璃性质的影响,讨论了CuCl在钠硼硅干胶中的生成机制,研究了烧结条件对干胶转变成玻璃性质的影响,并研究了这种材料的光学性质,首次报道了掺杂CuCl的Na₂O-B₂O₃-SiO₂系统玻璃在1.33μm处的三阶非线性折射率,n₂=3.3×10^-20m²/W.     

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。     

Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶在光电器件方面的应用研究进展

Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶与聚合物的复合物在光电器件领域的应用近年来成为国内外研究的热点。综述了近几年来半导体纳米晶/共轭聚合物在有机/无机复合电致发光器件和太阳能电池方面的应用进展情况，着重强调了其发展历程，并对其存在的问题进行了分析，展望了其发展前景。     

含氮石墨烯量子点的制备及其光学性质研究

采用水热法一步合成了含氮石墨烯量子点(NGQDs), 通过原子力显微镜(AFM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等对NGQDs的形貌和组成进行表征, 并进一步通过紫外-可见光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)等手段研究了NGQDs的光学性质。AFM和TEM分析结果表明, NGQDs尺寸约为8.9 nm、厚度为0.6 ~2.0 nm (即1~3个碳原子层)。XPS分析结果表明NGQDs中氮含量约为17%, 且氮元素主要以“吡咯N”形式存在。光谱学实验表明, NGQDs的激发光谱与吸收光谱基本一致, 且其发射光谱与激发波长之间不存在依赖关系。此外, NGQDs的量子产率为~18%, 并随着含氮量的增加而增加, 且其荧光寿命衰变曲线可以被拟合成很好的双指数衰变曲线(τ₁=2.93 ns, τ₂=9.00 ns), 表明NGQDs有两种发色源, 即边缘富有含氧官能团的sp²碳簇和含氮五元环-吡咯环。     

Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体电化学原子层外延

介绍一种外延沉积化合物半导体材料的新方法──电化学原子层外延技术，它将电化学沉积技术与原子层外延技术结合起来，通过运用欠电势技术交替电化学沉积化合物的组成元素一次一个单原子层而实现外延生长。从而使外延技术具有电沉积简单与低成本的优点。欠电势沉积是电化学原子层外延的关键，它是化合物形成过程中放出自由能的结果。并研究了Si-Au多晶衬底上沉积CdTe的电化学原子层外延，给出了初步实验结果。     

Ⅱ-Ⅵ族材料在叠层太阳能电池中的应用

Ⅱ-Ⅵ族材料ZnSe、CASe、ZnTe、CdTe等具有禁带宽度大,少子寿命对位错不敏感等优点,可以作为一种新的材料体系应用于叠层太阳能电池中.此类材料既能够与铜铟镓硒电池、Ⅲ-V族材料、单晶Si等相结合,也可将不同的Ⅱ-Ⅵ族材料相结合制备多结电池.本文介绍了上述几种思路的理论及实验研究现状,以及 Ⅱ-Ⅵ族材料顶电池的研究进展;同时分析了阻碍Ⅱ-Ⅵ族半导体材料应用的单极性掺杂问题,介绍了提高掺杂水平可能的途径.     

Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体中的晶体缺陷及其控制

围绕作者所在课题组近年来的研究工作,综述了Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体晶体生长过程中的各种结构缺陷及其形成机理.从晶体生长过程和后续的热处理过程两个方面指出了晶体缺陷的控制原理和方法.