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《中国科学技术大学》 2019年
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硫化物量子点的制备及其光电性能研究

胡泽敏  
【摘要】:作为一种性能优异的发光材料,量子点被广泛应用于发光二极管、太阳能电池、生物成像、离子探测等领域。硫化物量子点具有带隙可调,合成方便等优势,是一种非常有潜力的量子点材料。本论文主要研究了Cu-Ga-S/ZnS和Ga2S3两类硫化物量子点材料的制备合成、发光性质,在此基础上,研究了Cu-Ga-S/ZnS量子点发光二极管的光电性能和Ga2S3量子点的重金属离子检测性能,论文的主要研究内容如下:(1)使用正十二硫醇作为溶剂、配体和硫源,采用高温热注入法制备了Cu-Ga-S/ZnS量子点,并研究了它的发光性质。研究结果表明,通过改变Cu/Ga L比例,Cu-Ga-S/ZnS量子点的发光可以在绿光到红光范围内调节。Cu-Ga-S/ZnS量子点的量子效率最高可达48%,半峰宽约为75 nm。(2)基于不同发光颜色的Cu-Ga-S/ZnS量子点制备了单色发光二极管,它们的发光可以从绿光调节到红光。同时,基于黄光Cu-Ga-S/ZnS量子点我们还制备了白光发光二极管并研究了它的光电性能。研究发现,这种白光发光二极管的显色指数为66~67,色温为5888~6291 K,流明效率为18.8~37.1 1m/W。由于其采用了人眼较为敏感的黄光量子点,所以它的流明效率比其他基于Cu-Ga-S/ZnS量子点的白光发光二极管高。(3)通过一锅法制备了 Ga2S3量子点并研究了它的光学性质。研究发现,通过改变Ga/S投料比可以在蓝光和黄光之间调节该量子点的发光范围。我们提出了一种可能的发光机理来解释这种量子点的发光,我们认为Ga2S3量子点的发光是由硫空位和镓空位的缺陷能级造成的。进一步地,我们通过X射线光电子能谱等实验手段验证了这种机理的合理性。(4)将在油相中合成的Ga2S3量子点转移到水相中,得到了在水相中稳定存在的Ga2S3量子点溶液。我们研究了该量子点对重金属离子的荧光检测性能。结果表明,不同重金属离子对Ga2S3量子点荧光的影响各不相同,我们认为这是由于不同的猝灭机制造成的。其中Cu2+和Pb2+对Ga2S3量子点的荧光具有较高的猝灭能力,并且具有不受其他离子干扰、线性变化和快速响应等特性,这有利于这种Ga2S3量子点在实际重金属离子检测中的应用。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:O657.3;TQ422

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