【摘 要】
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CuInSe2量子点是一种“绿色”的可见光和红外波段的光电材料,它们在太阳能电池和红外光电探测器方面具有广泛的应用潜力。CuInSe2量子点中存在大量的光活性点缺陷,但这些缺陷在光动力学中的具体作用尚不明确。在本论文中,我们主要研究了CuInSe2量子点和CuInSe2/ZnS核/壳结构量子点的发光特性,研究了这些量子点内部的点缺陷对发光性质的影响。我们制备出不同尺寸、不同原子比的CuInSe2量
【基金项目】
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国家自然科学基金11874106
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CuInSe2量子点是一种“绿色”的可见光和红外波段的光电材料,它们在太阳能电池和红外光电探测器方面具有广泛的应用潜力。CuInSe2量子点中存在大量的光活性点缺陷,但这些缺陷在光动力学中的具体作用尚不明确。在本论文中,我们主要研究了CuInSe2量子点和CuInSe2/ZnS核/壳结构量子点的发光特性,研究了这些量子点内部的点缺陷对发光性质的影响。我们制备出不同尺寸、不同原子比的CuInSe2量子点。量子点尺寸均小于4 nm,有很强的量子限制效应。利用光学表征发现这些原子比不同的量子点在红光–近红外区域能产生光致发光,发光峰位于689-898 nm范围内,并且发现其发光至少来源于两种不同色心。这些发光峰的增强或衰减敏感地依赖于原子比和点缺陷类型。光致发光强度随激发功率的饱和符合I(?)Pk,这里0.54<k<0.94,这是缺陷发光的特征。辐射跃迁寿命为15.19~32.03μs,比通常的带间跃迁寿命大三个数量级。提出了基于缺陷–价带和浅能级缺陷–浅能级缺陷的电子跃迁模型来解释实验现象。这些发现提高了我们对I–III–VI族三元量子点的发光机制的认识,以及对原子比在控制量子点的缺陷类型和数量方面所起的作用的认识。为了提高量子点发光效率,我们在CuInSe2量子点表面生长ZnS层,成功制备出CuInSe2/ZnS核/壳结构量子点,并对其发光性质进行研究。利用吸收光谱和发光光谱的表征,发现ZnS包覆后的CuInSe2量子点的光学带隙变大,发光蓝移。光致发光强度饱和曲线及时间分辨荧光光谱表明CuInSe2/ZnS核/壳结构量子点和CuInSe2量子点有类似的辐射跃迁过程,即深能级缺陷–价带跃迁。而发光蓝移则是因为ZnS层中的Zn离子扩散进入CuInSe2内核,导致内核的有效尺寸减小,进而导致带隙变大。
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