環(huán)境友好的核殼和摻雜半導體量子點的合成及其白光LED的研究.pdf

1、半導體量子點是一種新型的寬帶發(fā)射光譜材料。部分半導體量子點具備綠色的合成條件，長的熒光壽命和高的熒光效率，而在固態(tài)照明中顏色轉(zhuǎn)化器的應用方面具有很大的潛力。由于在白光發(fā)光二極管，生物成像等不同領域中所展現(xiàn)出的優(yōu)良性質(zhì)，半導體量子點材料核殼和摻雜結(jié)構的合成和表征受到研究人員的廣泛的關注。一些組分合適的核殼和摻雜的量子點材料可以通過綠色的前驅(qū)體反應得到，因而與現(xiàn)實的工業(yè)應用息息相關。
　　本文選擇環(huán)境友好的化合物半導體材料，從綠色合成

2、路線出發(fā)研究黃銅礦型CuInZnS及其核殼量子點的合成，并探討其在白光LED領域的應用，取得的主要研究成果如下:
　　1.使用低毒的CuI，In(Ac)3和Zn(Ac)2合成得到前驅(qū)體溶液，運用“一鍋煮”的方法得到四元的CuInZnS(CIZS)量子點，在此基礎上包殼得到CIZS/ZnS核殼量子點。這種兩步法合成核殼量子點的方法簡單而且靈活高效。ZnS包殼的處理提高了四元核量子點的光學性質(zhì)，其吸收波長和發(fā)射峰發(fā)生了明顯的藍移現(xiàn)象。

3、此外，CIZS/ZnS核殼量子點的熒光發(fā)射強度得到提升，通過對核量子點表面ZnS殼層有效的鈍化處理，平均的熒光衰減時間從257.3 ns提升到411.6 ns。使用發(fā)射光譜為黃光的CIZS/ZnS核殼量子點用在藍光LED芯片上組裝白光發(fā)光二極管。白光LED在20mA驅(qū)動電流下的顯色指數(shù)是80，相關色溫是4793K，CIE坐標為(0.346，0.321)，發(fā)射明亮的暖白光，表明了CIZS/ZnS核殼量子點在光電器件上極具應用潛力。

4、　　2.通過改變上一章合成量子點的工藝條件，使用Mn(Ac)2的前驅(qū)體，合成得到Mn摻雜的CIZS和CIZS/ZnS核殼量子點。Mn2+有效的進入到CIZS的晶格體系中并且具有很高的結(jié)晶性，在此基礎上得到的核殼量子點的熒光發(fā)射光譜紅移并且熒光衰減壽命增加，其中Mn摻雜的CIZS/ZnS核殼量子點發(fā)黃光，熒光發(fā)射峰在580nm的位置，熒光衰減壽命高達6281.4 ns，Mn摻雜的CIZS核量子點發(fā)紅光，熒光發(fā)射峰在654nm的位置，熒光衰

5、減壽命也達到了2525.6 ns。
　　3.使用高反應活性的硒的十八烯懸浮溶液作為前驅(qū)體，合成得到具有好的單分散性，優(yōu)良的光學特性和純的摻雜峰的Mn摻雜的ZnSe量子點。實驗中得到的Mn摻雜的ZnSe量子點平均尺寸大小為3.9 nm，具有閃鋅礦的結(jié)構，在(200)(h kl)晶面處計算得到的晶面間距為0.32nm，其吸收和發(fā)射光譜隨著尺寸大小的增加發(fā)生紅移的現(xiàn)象。此外，通過密度泛函理論計算得到(ZnSe)n，n=3x，(x=1-4