论文部分内容阅读
本文以水溶性ZnSe类量子点为研究对象,围绕量子点的制备一荧光调控一机理分析的研究主线,详细探究了量子点制备过程中单体注入方式、成核温度、溶液pH值、配体投料比等实验因素对量子点荧光特性的影响,通过综合调控各种实验因素调控量子点的荧光性能,成功制备出了无毒、稳定、具有预期荧光性能的水溶性ZnSe、MnSe:ZnSe、Cu:ZnSe、MnZnSe/Cu:ZnS等量子点,为深入研究高性能ZnSe类量子点的生长规律提供了实验依据。主要内容包括:发展了一种新型的阳离子反向注入技术。该技术利用低反应活性单体在较高温度下成核来抑制成核期单体消耗,使更多单体保留在量子点的生长阶段,从而获得了尺寸较大、表面修饰状况良好、缺陷荧光被抑制、具有较强深蓝色带隙荧光的ZnSe量子点。量子点的荧光量子产率达到创记录的15%。研究了成核温度对MnSe:ZnSe量子点荧光性能的影响,发现不同成核温度下MnSe核的尺寸、浓度及聚集程度方面的差异会引起不同强度的ZnSe内部缺陷荧光。利用ZnSe内部缺陷荧光和Mn杂质荧光形成荧光编码信号,使单一MnSe:ZnSe量子点自身成为纳米尺度的荧光编码。通过控制MnSe成核温度可以精确调控ZnSe缺陷荧光和Mn杂质荧光相对强度,获得了一系列不同荧光编码信号的MnSe:ZnSe量子点。分析了MnSe:ZnSe量子点制备过程中溶液pH值、配体投料比、单体注入方式等实验因素对量子点荧光特性的影响,建立了MnSe:ZnSe量子点荧光调控机理并成功调制出具有单一荧光峰、不同双荧光峰组合或三荧光峰的MnSe:ZnSe量子点。研究了不同实验因素下量子点的生长规律,发现上述实验因素都会改变ZnSe在MnSe核界面处的生长速率进而影响界面缺陷数量以及缺陷荧光强度。制备出了具有黄色荧光的水溶性Cu:ZnSe量子点。发现较高的溶液pH值、采用成核掺杂策略以及采用单体多次注入的方式均有助于制备尺寸较大、导带能量更低的Cu:ZnSe量子点,使水溶性ZnSe量子点导带与Cu杂质能级间的辐射跃迁扩展到黄色荧光区域。结合多种杂质共掺杂技术以及核壳技术,在ZnSe/ZnS量子点核与壳中分别掺杂Mn2+和Cu2+,制备出Mn:ZnSe/Cu:ZnS量子点。利用Mn杂质荧光、ZnSe内部缺陷荧光以及Cu杂质荧光调制出白色荧光,使单一Mn:ZnSe/Cu:ZnS量子点具备白光发射能力,为白光LED领域提供了可用荧光粉材料。