【摘 要】
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量子点作为一种零维的纳米材料,具有量子限域效应,其发光性质会随着尺寸的改变而变化。具有独特光学性质的量子点材料在光学及电子学领域有着广泛的应用,例如全无机钙钛矿量量子点结构不同,在高压下所体现的光学性质变化规律也会不同。因此选用这两种具有不同结构量子点进行限域研究,来探索它们在高压下光性质变化规律的异同,目前子点和Cd Se/Zn S核壳量子点等,已经被应用到太阳能电池、光电器件以及生物探针等领域
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量子点作为一种零维的纳米材料,具有量子限域效应,其发光性质会随着尺寸的改变而变化。具有独特光学性质的量子点材料在光学及电子学领域有着广泛的应用,例如全无机钙钛矿量量子点结构不同,在高压下所体现的光学性质变化规律也会不同。因此选用这两种具有不同结构量子点进行限域研究,来探索它们在高压下光性质变化规律的异同,目前子点和Cd Se/Zn S核壳量子点等,已经被应用到太阳能电池、光电器件以及生物探针等领域。人们为了进一步探索材料的更多性质,采用了高压的手段对物质进行研究。目前科学家们在量子点的高压研究方面已经取得了一系列进展,实现了压力对于量子点电子结构、晶体结构及缺陷态发光性质的调控。Cs Pb Br3量子点及Cd Se/Zn S核壳量子点在较低压力范围下就会发生荧光猝灭现象。前人的研究中曾提出过限域复合结构,如在碳纳米管中限域石墨烯纳米带,在氮化硼纳米管中限域聚合氮链,研究结果表明限域结构可以有效保护管内的纳米结构,并且纳米管和限域纳米结构之间会存在电荷转移效应。于是在本论文中,我们采用Ti O2纳米管对Cs Pb Br3量子点及Cd Se/Zn S核壳量子点进行限域,研究高压下空间限域结构对于两种量子点发光行为的调控,并与非限域的量子点进行了对比。本论文主要结果如下:1.制备TiO2纳米管限域量子点的复合材料:通过恒温超声震荡与冷冻干燥相结合的物理方法提高填充率,使量子点进入Ti O2纳米管内,并通过离心,将吸附在管壁上的量子点去除。有效避免了在后续的光谱以及寿命的分析中,管外量子点发光对实验的影响。通过X射线衍射测试,证明了Ti O2纳米管的引入,并没有改变原有量子点的原有晶体结构。2.限域CsPbBr3由于在超声过程中晶粒长大,发光中心峰波长发生红移。Cs Pb Br3量子点与Ti O2纳米管之间的电荷转移,会导致复合后的Cs Pb Br3/Ti O2荧光寿命由Cs Pb Br3纯量子点的5 ns缩短为1 ns。高压下的Cs Pb Br3/Ti O2相比于纯Cs Pb Br3量子点,荧光猝灭压力值由1.7 GPa提升到3.4 GPa。这证明了Ti O2纳米管对量子点的保护作用。更为丰富的荧光动力学行为,与压力导致的Ti O2与Cs Pb Br3量子点界面钝化,即缺陷态对载流子捕获能力的变化相关。3.CdSe/ZnS的带隙受温度调控,因此经过冷冻干燥的限域过程,限域量子点的发光峰蓝移。Cd Se/Zn S核壳量子点与Ti O2纳米管之间的电荷转移,会导致复合后的Cd Se/Zn S/Ti O2荧光寿命由Cd Se/Zn S纯量子点的7 ns缩短为5 ns。高压下Cd Se/Zn S量子点会在到达临界压力1.2 GPa时,由于Zn S壳层和Cd Se的晶格失配加剧而产生表面缺陷,表现为荧光动力学过程由单指数弛豫变为双指数弛豫。而限域后的量子点,晶格失配临界压力和荧光猝灭压力值分别由1.2 GPa和5.4 GPa提升到2.6 GPa和7.4 GPa。这证明了Ti O2纳米管对量子点具有保护作用,减弱了压力对于CdSe/ZnS量子点的结构和光学性质影响。
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