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三维光子晶体调控CdTe量子点发光性能的研究

作　者: 楚盈
导　师: 赵九蓬
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 无机化学
关键词: CdTe量子点 PS模板纳米晶共沉积 PS/CdTe复合三维有序结构荧光特性
分类号: O614.242
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文利用巯基乙酸(TGA)作为稳定剂,在水相中合成了CdTe量子点,分别研究了不同CdTe回流时间与不同pH初始值对合成CdTe量子点质量的影响,结合紫外—可见光谱及荧光光谱测试手段,找出了最佳工艺条件,最终制备出了稳定性好的CdTe量子点。利用单分散性聚苯乙烯胶体微球(PS),采用垂直沉积法自组装制备聚苯乙烯胶体晶体模板。使用SEM对所制得模板的表面及断面的形貌进行了观察,同时利用maya 2000pro光纤光谱仪对PS模板进行了反射光谱测试,各种分析手段的结果表明PS模板符合面心立方规则排列,且三维有序度好。根据布拉格公式计算出了不同粒径PS的带隙位置,理论计算值与实际测试结果相符。接下来利用纳米晶共沉积方法制备出PS/CdTe复合的三维有序结构的薄膜,对复合薄膜进行了能谱分析,SEM测试,证明CdTe纳米颗粒填入了PS模板的三维有序孔隙中。分别研究了PS粒径、CdTe溶液回流时间、PS溶液与CdTe溶液体积比对三维有序大孔CdTe结构的影响。对PS/CdTe复合的三维有序结构进行光学测试,主要研究了荧光发光特性。本实验选用的PS粒径为386nm、PS质量浓度0.5%、CdTe溶液回流时间2 h,对其复合的薄膜进行了研究。实验证明激发波长、PS浓度、CdTe溶液回流时间、PS与CdTe体积比等条件均对PS/CdTe复合的荧光发光特性有影响。当激发波长为240nm、PS质量浓度为1.2%、CdTe溶液回流时间为2 h、PS与CdTe体积比为3: 1时制备的PS/CdTe复合薄膜的荧光发射峰位置较回流2h CdTe薄膜红移40nm左右,荧光发射强度高2.5倍左右,且PS/CdTe复合的三维有序结构遵循布拉格定律。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-20
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-11
    1.1.1 课题背景  9
    1.1.2 研究的目的和意义  9-11
  1.2 国内外的研究现状及分析  11-18
    1.2.1 量子点的研究现状  11-12
    1.2.2 量子点的制备  12-14
    1.2.3 光子晶体的研究现状  14-15
    1.2.4 制备三维光子晶体的方法  15-18
    1.2.5 量子点嵌入三维光子晶体  18
  1.3 主要研究的内容  18-20
第2章实验材料与研究方法  20-24
  2.1 实验药品与仪器  20-21
    2.1.1 实验药品与材料  20-21
    2.1.2 实验仪器与设备  21
  2.2 制备方法  21-22
    2.2.1 CdTe量子点的合成工艺流程图  21-22
  2.3 性能测试  22-24
    2.3.1 荧光分光光度计分析  22
    2.3.2 紫外-可见光分光光度计分析  22
    2.3.3 Maya 2000pro光纤光谱仪  22
    2.3.4 扫描电子显微镜(SEM)分析  22-23
    2.3.5 X射线衍射(XRD)分析  23
    2.3.6 紫外可见近红外联用分光光度系统  23-24
第3章 CdTe量子点的制备与表征  24-31
  3.1 CdTe量子点形成机理  24-25
  3.2 CdTe量子点的合成  25
    3.2.1 NaHTe的制备  25
    3.2.2 CdTe量子点的合成  25
  3.3 CdTe量子点的XRD分析  25-26
    3.3.1 粉末的制备  25
    3.3.2 XRD的表征  25-26
  3.4 回流时间对CdTe量子点性能的影响  26-29
    3.4.1 紫外-可见吸收光谱分析  26-27
    3.4.2 荧光发射光谱分析  27-29
  3.5 pH值对CdTe量子点性能的影响  29-30
  3.6 本章小结  30-31
第4章 PS模板及PS/CdTe薄膜制备及表征  31-43
  4.1 PS模板的组装  31-32
    4.1.1 烧杯与平底试管的处理  31
    4.1.2 玻璃基片的处理  31
    4.1.3 PS模板的自组装  31
    4.1.4 PS微球的处理  31-32
  4.2 PS模板的反射光谱分析  32-36
    4.2.1 入射角的影响  33-34
    4.2.2 接收角的影响  34
    4.2.3 PS粒径的影响  34-35
    4.2.4 PS浓度的影响  35-36
  4.3 纳米晶混合生长法制备PS/CdTe三维有序薄膜  36-38
    4.3.1 PS/CdTe复合薄膜的制备  36
    4.3.2 PS/CdTe复合薄膜的SEM表征  36-38
  4.4 三维有序孔状CdTe薄膜结构的分析  38-42
    4.4.1 三维有序孔状CdTe薄膜的能谱分析  38-39
    4.4.2 PS粒径大小的影响  39-40
    4.4.3 CdTe回流时间的影响  40-41
    4.4.4 PS溶液与CdTe溶液体积比的影响  41-42
  4.5 本章小结  42-43
第5章 PS/CdTe复合薄膜的光学性质研究  43-52
  5.1 荧光发光机理  43-44
  5.2 PS/CdTe复合薄膜的荧光特性  44-50
    5.2.1 CdTe溶液与CdTe薄膜的荧光特性  44
    5.2.2 CdTe薄膜、PS模板、PS/CdTe复合薄膜的荧光特性  44-47
    5.2.3 CdTe回流时间的影响  47-48
    5.2.4 PS浓度的影响  48-49
    5.2.5 PS溶液与CdTe溶液体积比的影响  49-50
  5.3 PS/CdTe复合薄膜的反射光谱研究  50-51
    5.3.1 PS粒径的影响  50-51
  5.4 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-57
攻读学位期间发表的学术论文  57-59
致谢  59

三维光子晶体调控CdTe量子点发光性能的研究

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