胶体CdSe量子点的光谱学研究

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近几十年来,量子点由于具有众多奇异的光电特性而成为人们的研究热点,例如荧光光谱可通过尺寸调控、发射光谱窄而对称、吸收光谱宽且连续、光稳定好、发光效率高、以及具有较大的斯托克斯位移等。量子点光谱的研究,例如光致发光光谱的尺寸依赖性、光谱的激励功率依赖性等,有助于我们理解半导体纳米材料的性能,进一步提高量子点材料的质量。对量子点光谱进行深入理解将有助于我们研究量子点的载流子动力学,可以进一步帮助我们理解零维结构的基础物理,为提高光致发光效率和光电器件的性能提供理论支撑。虽然目前人们对于量子点光谱已经开展了大量的研究,但是量子点的载流子复合等复杂过程还需要进一步的深入研究。本文基于前人的研究,选用不同粒径的胶体CdSe量子点作为研究对象,对其光谱进行深入研究,并归纳总结出该量子点载流子的复合过程。本论文主要研究内容包括:(1)研究不同尺寸的胶体CdSe量子点的光致发光的稳态光谱和瞬态光谱,讨论胶体CdSe量子点粒径对发光特性的影响。本文采用热注入法成功的制备了五个不同尺寸的胶体CdSe量子点样品。室温下,它们在相同的光激励条件下具有不同的光致发光荧光波长,光谱窄而对称(FWHM≈30nm),表明该CdSe量子点的粒径分布较为均一,且具有较好的分散性。胶体CdSe量子点的光致发光光谱随着量子点尺寸的减小而蓝移,这是由于量子点尺寸效应所产生的较为普遍的现象。当量子点的尺寸减小时,量子点载流子(电子-空穴对)的活动空间受到了更大的限制,导致能带移动,即导带底向上移动,价带顶向下移动,有效能隙增加,导致激子辐射复合发出的光子能量增加。以量子点的发光峰波长作为测量中心波长测量其荧光寿命,实验结果表明荧光寿命随着量子点尺寸的增大而增大,这是由于较大尺寸的量子点具有较小的激子振荡强度。(2)研究CdSe量子点在不同激励功率下的光致发光稳态光谱和瞬态光谱,讨论激励功率对胶体CdSe量子点的光致发光荧光光谱的积分强度和荧光寿命的影响。室温下,不同激励功率下的光致发光积分强度随着功率线性增加,且只出现一个荧光峰。表明胶体CdSe量子点的发光为单激子发光,属于本征发光。胶体CdSe量子点的荧光寿命随着激励功率增大而减小,这是由于光生载流子浓度升高,整个体系的激子数增多,使得激子复合速率增加,发光强度增强。本文旨在研究胶体CdSe量子点的光谱,即量子点光谱的尺寸依赖性、功率依赖性等。探究量子点的载流子动力学过程,能帮助我们更好的理解量子点的内部特性,为制备更高质量的量子点提供数据支持,进一步提升光电器件的效率。
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