水相合成技术制备ZnS:Eu3+量子点及其光谱研究

采用水相合成技术制备了不同Eu^3＋浓度掺杂的ZnS：Eu^3＋量子点，经透射电子显微镜（TEM）和X射线粉末衍射（XRD）分析显示合成的量子点粒度分布均匀，平均粒径约4nm左右且分散性好，晶体结构为闪锌矿结构。荧光光谱表明铕离子的两个特征峰（591nm和614nm）呈窄带高斯分布，且强度之比随浓度的变化呈现不同的增强趋势，分析认为铕离子的浓度会影响其处于ZnS晶格不同对称中心位置的几率分布，铕离子的场对称性随着其浓度的增加而减弱。另外还对该产物发光强度的稳定性进行了分析。     

ZnS:Eu/ZnS核/壳结构量子点自发辐射性能研究

利用水溶性前驱体材料在水性介质中制备了ZnS:Eu和ZnS:Eu/ZnS核/壳结构量子点,并利用XRD、TEM和PL对ZnS:Eu和ZnS:Eu/ZnS核/壳结构量子点的结构和发光性能进行了研究.ZnS:Eu和ZnS:Eu/ZnS量子点XRD谱显示:ZnS:Eu和ZnS:Eu/ZnS量子点具有β-ZnS结构,且随着Zn...     

ZnS∶Er,Yb量子点的水热法制备及其表面修饰

以硫代硫酸钠和亚硫酸钠为反应原料,水热法合成了Er,Yb掺杂的ZnS量子点。利用X线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光分光光度计分别对合成的ZnS量子点的物相、形貌和荧光性能进行分析。研究结果表明,合成的ZnS∶Er和ZnS∶Er,Yb均是ZnS闪锌矿结构,粒径约(5~10)nm,形状近球形。荧光光谱测试结果表明,ZnS∶Er量子点在530nm处获得了Er离子~2 H_(11/2)→~4I_(15/2)能级的发射峰。随着Er的摩尔分数增加,ZnS∶Er量子点的荧光强度先增加后降低,且x(Er)=2%、x(Yb)=1%时荧光效果最好。对掺杂量为x(Er)=2%、x(Yb)=1%的ZnS量子点采用SiO_2进行包覆后,量子点的表面缺陷得到抑制,Er离子的发光峰明显增强,且硅酸乙酯的包覆量为1.5%时发光强度最大。     

ZnS:Er量子点材料制备及其受激发光特性研究

在水性介质中,制备了ZnS：Er量子点,并对其的X射线（XRF）谱、X射线衍射（XRD）谱、透射电子显微镜（TEM）图像和光致发光（PL）谱进行了研究,确定了所制备的ZnS：Er量子点材料中Er的浓度,观测到ZnS：Er量子点呈粒径为4nm的近球型结构。利用LD激发,在LD不同电流强度下得到ZnS：Er量子点从波长1500nm到1650nm的宽谱发射,并随着电流强度的增加ZnS：Er量子点的发射强度明显增加,当电流强度达到1．5A时,1545nm波长处的发射峰更明显。     

CdSe/ZnS量子点掺杂聚合物光纤放大器增益特性分析

提出了一种半导体量子点CdSe/ZnS掺杂聚合物光纤放大器。测量了CdSe/ZnS量子点吸收和发射光谱,采用二能级结构和速率方程的方法,全面描述了CdSe/ZnS量子点掺杂聚合物光纤放大器的增益性能。计算了放大器增益随量子点掺杂光纤长度、量子点掺杂浓度和信号光强度的变化,给出了不同泵浦光强条件下的增益谱线及半高全宽。结果表明,在mW量级的泵浦条件下,CdSe/ZnS量子点掺杂聚合物光纤放大器可获得35dB以上的增益,获得相同增益所需泵浦光强度只有同类型染料掺杂聚合物光纤放大器的万分之一。泵浦光强与量子点掺杂浓度之间存在最佳对应关系,单位泵浦功率激发的最佳量子点数为6.33×107/mW。在室温下,CdSe/ZnS量子点掺杂聚合物光纤放大器具有550nm～610nm的带宽,含盖了聚合物光纤的低损窗口。     

半导体低维结构的压力光谱研究

研究了一些半导体低维结构的压力光谱．测得平均直径为26、52和62nm的In0.55Al0.45As／Al0.5Ga0.5As量子点发光峰的压力系数分别为82、94和98meV／GPa．表明这些发光峰具有Г谷的特性,这些量子点为Ⅰ型量子点．而平均直径为7nm的量子点发光峰的压力系数为-17meV／GPa,具有X谷的特性．所以这种小量子点为Ⅱ型量子点．测得ZnS：Mn纳米粒子中Mn发光峰的压力系数为-34．6meV／GPa,与晶体场理论的预计一致．而DA对发光峰基本不随压力变化,表明它应该与ZnS基体中的表面缺陷有关．测得ZnS：Cu纳米粒子中Cu的发光峰的压力系数为63．2meV／GPa,与ZnS体材料的带隙压力系数相同．表明Cu引入的受主能级具有浅受主的某些特点．测得ZnS：Eu纳米粒子中Eu发光峰的压力系数为24．1meV／GPa,与晶体场理论的预计不同．可能和Eu的激发态与ZnS导带间的相互作用有关．     

掺Eu3+聚合物光纤的团簇现象

用热聚合法制备了掺Eu(DBM)3Phen螯合物的聚合物光纤,建立了团簇化铕离子相互作用模型,以此为基础研究该掺杂聚合物光纤的团簇现象。利用速率方程理论,结合光纤的抽运光透射率实验,得到所研究光纤中团簇化铕离子浓度。掺铕质量分数为0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%,1%的聚合物光纤中团簇化铕离子的浓度分别为0.045,0.07,0.07,0.07,0.07,0.08。因此,该掺杂聚合物光纤的团簇化铕离子浓度较低且基本不随掺杂浓度的增加而增加,铕离子之间的团簇化现象不明显。     

三基色量子点的制备与白光的实现

采用化学溶液方法,以乙基黄原酸盐作为壳层前驱体,制备了红绿蓝三色发光的CdSe/ZnS核壳量子点.以乙基黄原酸锌为前驱体形成ZnS壳层包覆CdSe核量子点,通过调节反应温度与反应气氛等条件获得了发绿光(542nm)及蓝光(483nm)的核壳量子点.以乙基黄原酸镉和乙基黄原酸锌分别作为壳层CdS及ZnS的前驱体制备了发红光(612nm)CdSe/CdS/ZnS核/多壳结构量子点.紫外-可见吸收光谱、荧光光谱及透射电镜研究结果表明,通过条件调节,温度较低时(约230℃)注入乙基黄原酸锌后量子点发光峰出现红移,而温度较高时(约260℃)则发生蓝移.通过不同发光颜色的量子点的混合实现了三基色白光.     

Ⅱ-Ⅵ族材料中的稀土离子

本文根据铕掺杂的ZnS讨论了ZnS基质中加入稀土离子的问题。确定了ESR测量时可以观察到的铕中心的对称性,并将从ESR信号中得到的浓度同采用卢瑟福-背散射(RBS)方法测定的晶体中铕的含量进行了对比。根据多个样品以及晶体结构和完整的x-射线测量值给出了稀土离子在Ⅱ-Ⅵ族化合物中溶解性的某些结论。     

水溶性量子点ZnS:Mn的光学非线性特性研究

以Nd:YAG锁模激光器二倍频532 nm激光为泵浦光,用Z-扫描技术详细研究了水溶性量子点ZnS:Mn的光学非线性特性.实验结果表明,ZnS:Mn量子点对532 nm的光存在明显的双光子吸收.重点研究了在双光子吸收区ZnS:Mn量子点的非线性吸收和非线性折射,求解了不同入射光强下ZnS:Mn量子点的双光子吸收系数、双光子吸收截面、非线性折射率以及三阶非线性极化率,计算得到双光子吸收截面的最大值达10650×1050 cm4·s·photon-1,平均非线性折射率为8.22×10-20 m2·W-1.分析表明,ZnS:Mn量子点具有长波长的荧光发射、优良的光化学稳定性以及较小的双光子吸收截面,这些特性使其有可能成为双光子荧光分子探针.     

量子波包干涉仪的实验技术研究

利用双通道飞秒相关测量技术研究了稀土材料中的量子波包干涉现象。测得稀土粉末样品Y2 O3∶Eu3 + 中Eu3 + 离子常温下的退相时间大于 3ps ,并观测到Eu3 + 离子自由感应衰减 (FID)过程的量子波包干涉现象。分析和讨论了实验中的系统误差来源及其消除方法 ,并介绍了相应的实验技术改进措施。     

CdSe/ZnS和PbSe量子点光纤及光纤放大器研究进展

近年来,纳米晶体(量子点)以及量子点光纤、量子点光纤放大器成为一个研究热点。介绍了CdSe/ZnS和PbSe量子点的光谱特性以及量子点的吸收-辐射截面,表明量子点具有强的吸收和发射。总结了低浓度和较高浓度CdSe/ZnS量子点掺杂光纤、熔融法及溶胶凝胶法制备PbSe量子点光纤材料的最新研究进展,分析了两种方法制备量子点光纤材料的优缺点,概述了PbSe量子点光纤放大器的研究近况,展望了量子点光纤的应用前景。     

YAlO3∶Eu3+发光纳米纤维的制备与表征

采用静电纺丝技术制备了聚乙烯吡咯烷酮PVP/[Y(NO3)3+Al(NO3)3+Eu(NO3)3]复合纤维,将其进行热处理,得到了YAlO3:Eu3+发光纳米纤维。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱等技术对样品进行了表征。PVP/[Y(NO3)3+Al(NO3)3+Eu(NO3)3]复合纤维经1200℃焙烧2h后,获得了YAlO3:Eu3+纳米纤维,属于正交晶系,空间群为Pnma。用Shapiro-Wilk方法检验了纤维直径分布情况,在95%的置信度下,纤维直径属于正态分布。PVP/[Y(NO3)3+Al(NO3)3+Eu(NO3)3]复合纤维表面光滑,纤维分散性较好,有很好的长径比,尺寸均一,平均直径为(152.9±26.0)nm;YAlO3:Eu3+纳米纤维的平均直径为(106.7±20.2)nm。在234nm的紫外光激发下,YAlO3:Eu3+纳米纤维的主要发射峰位于590nm和609nm处,分别属于Eu3+的5 D0→7F1跃迁和5 D0→7F2跃迁,Eu3+掺杂离子浓度对YAlO3:Eu3+发射峰的峰型与位置均没有影响,当Eu3+掺杂离子浓度为5%时,YAlO3:Eu3+纳米纤维发光最强。     

用于聚合物光纤的稀土离子配合物光谱特性研究

采用三种配体苯甲酰丙酮(BA)、苯甲酰三氟丙酮(BFA)、α-噻吩甲酰三氟丙酮(TTFA)与EuCl3和SmCl3合成了六种二元配合物Eu(TTFA)3,Eu(BA)3,Eu(BFA)3,Sm(TTFA)3,Sm(BA)3,Sm(BFA)3,通过测试比较其荧光光谱发现Eu(TTFA)3,Eu(BA)3,Eu(BFA)3在618nm处产生很强的荧光;Sm(TTFA)3,Sm(BA)3,Sm(BFA)3在650nm处有荧光峰产生;通过分析配合物和配体的能级关系,不同配体间发光效率的差异,不同稀土离子的发光特性的差异,发现了TTFA是Sm3 和Eu3 的优良配体,Eu3 具有较高的发光效率。在Sm3 和Eu3 的共掺杂中,选取TTFA做配体,发现Sm3 对Eu3 有明显的敏化效应。     

发光层厚度对基于CdSSe/ZnS量子点LED性能的影响

采用粒径约为10 nm的CdSSe/ZnS量子点层作为发光层,制备了叠层结构的量子点发光器件,研究了量子点层厚度对其薄膜形貌及量子点发光二极管性能的影响.原子力显微镜测试结果表明:量子点层过厚时,量子点颗粒发生团聚,且随着厚度的降低,团聚现象减弱;当量子点层厚度和量子点粒径相当时(约为10 nm),量子点呈单层排列且团聚现象基本消失;而量子点层厚度低于10 nm时,薄膜出现孔洞缺陷.器件的电流-电压-亮度等测试结果表明:量子点发光二极管中量子点层厚度与器件的光电特性密切相关,量子点层厚度为10 nm的器件光电性能最优,具有最低的启亮电压4.2V,最高的亮度446 cd/m2及最高的电流效率0.2 cd/A.这种通过控制旋涂转速改变量子点层厚度的方法操作简单、重复性好,对QD-LED的研究具有一定应用价值.     

CdSe/ZnS量子点光纤纤芯基底的研究

量子点光纤正逐渐成为光通信领域的研究热点。首先介绍了CdSe/ZnS量子点掺杂光纤的发展历史,随后给出两种不同纤芯基底材料的CdSe/ZnS量子点掺杂光纤的制备方法,并对它们的光谱特性及发射峰值增益进行了分析比较,最后分析得出适合CdSe/ZnS量子点掺杂光纤的纤芯基底材料。CdSe/ZnS量子点掺杂光纤基底材料的研究对其他量子点光纤的研制具有一定的借鉴作用。     

LED用KZn_4(BO_3)_3∶Eu~(3+)荧光粉的合成与发光性能研究

荧光粉转化法是目前制备白光LED的主流技术。但是商业化的荧光粉由于缺少红色部分或红色不稳定,使得制备出的LED灯泡颜色偏冷,因此研制低成本、性能稳定的红色荧光粉具有重要的意义。本项目以化学性质稳定、合成工艺温和的硼酸盐KZn4(BO3)3为基质,掺杂稀土离子来研究荧光粉的发光性能。通过高温固相法合成了一系列不同掺杂浓度的KZn4(BO3)3∶Eu3+,并测试了XRD衍射图谱,发射和激发光谱。研究表明Eu3+离子倾向于占据Zn2+格位。同时,KZn4(BO3)3∶Eu3+的最佳激发波长(393nm)位于近紫外波段,适于用近紫外LED芯片激发来制备LED。KZn4(BO3)3∶Eu3+的最强发射峰位于590nm,属于5 D0-7F1跃迁。当发生浓度猝灭时,Eu3+-Eu3+离子间的临界距离为3nm。该荧光粉的色坐标为(0.629 7,0.369 9),色饱和较高。该物质是一种潜在的可被用于LED照明用的红色荧光粉。     

量子点电致发光器件发光层能级变化与驱动电压的关系研究

以量子点电致发光器件(QLED)中能级分布和载流子浓度的关系为理论基础,研究了QLED发光层能级变化与驱动电压的关系,建立了数学模型.以CdSe/ZnS核壳结构量子点为发光层,计算了器件正常发光时的阈值电压,分析了电流密度与量子点中电子准费米能级与空穴准费米能级之差的关系.结果表明,当驱动电压大于9.8V时,CdSe/ZnS中电子的准费米能级与空穴的准费米能级之差大于1.03 eV,量子点电致发光器件正常发光;理论模型证实由于电子在发光层与电子传输层界面的大量积聚,导致淬灭发生,降低发光效率.     

溶液浓度对SiC量子点光学性能的影响及表面修饰

采用可控化学腐蚀法制备SiC量子点,在原有腐蚀剂(氢氟酸和硝酸)的基础上添加适量的分析纯硫酸,一步法完成SiC量子点的表面修饰.采用光度计和Lince软件测量并计算了平均粒径5 nm的SiC量子点在不同溶液浓度下的光致发光谱和平均间距;采用傅里叶变换红外光谱仪对SiC量子点表面的功能团进行检测,对其表面亲水性基团耦合的机理进行分析.结果表明,随着SiC量子点溶液浓度的增大(4～12 μmol·L-1),其光致发光强度先增大后减小,且光致发光强度峰值出现在8 μmol·L-1时;SiC量子点表面形成亲水性基团的关键在于腐蚀法制备过程中超声空化环节所营造的局部高压高温环境.     

纳米SiO2基质中Eu3+的发光特性

采用溶胶凝胶法(sol-gel)制备了Eu3+掺杂SiO2基质发光材料,分别用荧光(PL)光谱、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)等分析手段对样品进行了表征,研究了退火温度以及掺杂浓度对发射光谱的影响,并对其发光机制进行了分析.薄膜样品在258 nm光激发下,在620 nm,667 nm处出现了比较少见的双峰红光发射,而620 nm处的光发射最强,说明Eu3+离子处在对称性较低的配位环境中.退火处理温度对样品的发射光谱影响很大,经900 ℃退火处理的样品发射强度最强.随着掺杂浓度的变化,改变了Eu3+ -O2-间的距离,在相同紫外光激发下O2-外层的电子迁移到Eu3+ 4f轨道上的能量变化,使得谱线位置出现了移动.