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《南昌航空大学》 2019年
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Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族合金量子点的制备、光学性质及应用研究

郭晨阳  
【摘要】:胶体量子点由于其优越的性质如尺寸可调控、发光范围广以及合成手段简易等,近几年被越来越多的科研人员所青睐。在显示照明、生物医学、红外探测器以及太阳能电池等领域上都有广泛的应用。现如今量子点合成技术发展迅速,量子点材料的量子产率、稳定性也逐步提升。研究者们已经合成了多种高质量的纳米材料,基于量子点的商品也渐渐出现在市场上。当前最流行的材料里是含Cd等重金属的,会对人体健康以及环境造成危害,因此寻找无毒的、不含重金属的量子点材料被给予广泛的重视。本论文基于“绿色”环保理念,制备了不含Cd的多元量子点,例如三元CuInS_2/ZnS量子点和四元AgInGaS_2量子点等,并将它们应用到电致发光二极管、光致发光二极管以及钙钛矿太阳能电池中,具体创新结果如下:(1)采用高温热注入法合成CuInS_2量子点,在包覆ZnS壳层后合成CuInS_2/ZnS量子点可以调控其尺寸大小,对CuInS_2/ZnS量子点在580~800 nm范围内的发射波长进行了精细调控。由于表面配体导电性能差异而影响电荷注入,进一步会影响到发光二极管的发光效率。我们合成了两种不同表面配体(正十二硫醇和辛硫醇)的CuInS_2/ZnS量子点进行对比研究,并且制备了基于CuInS_2/ZnS量子点的电致发光二极管。最后基于辛硫醇合成CuInS_2/ZnS量子点制备的电致发光二极管在2.8 V下的最大外量子效率为3.36%,在3.2 V下最大电流密度为0.48cd/A,在7.6 V下最大发光强度为113.83 cd/m~2,具有较好的发光性能。(2)通过控制元素比例,可以在630~730 nm范围内调节CuInS_2/ZnS量子点的发光波长。采用不同Cu/In合成不同发射波长的量子点作为发光材料与蓝光发射GaN芯片和绿色荧光粉相结合制备白光二极管。不加红色量子点的二极管色温和显色指数都很低。在红光发射CuInS_2/ZnS量子点的加入下,得到的白光二极管性能有了很大的提高,具有较高的显色指数和合适的色温。其中,采用Cu/In比为1/4的深红色发射量子点制备的白光二极管各方面性能优于其他比例所制备的白光二极管,其显色指数值为91,色温值为6347K,适用于一般室内照明。(3)我们主要以油胺和正十二硫醇为配体和稳定剂,采用热注射法在十八烯中合成了四元AIGS量子点。通过改变Ag/In比,可以调控量子点的发射波长和能级结构。将制备的量子点加在全无机钙钛矿太阳能电池的CsPbBr_3/Carbon界面处,能级差异得到了很好的调节,并且有助于空穴的提取。所制备的非密封钙钛矿太阳能电池在室温下表现出明显的稳定性,电池效率达到了8.84%,比原始电池效率6.01%提高了46.8%。这一突出的性能表明,四元合金量子点在光电转换中具有潜在的应用前景。
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TB383.1

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