量子點（QDs）是一種新型的半導體材料,由于帶隙可調和良好的光致發(fā)光性能備受矚目,被廣泛應用于生物醫(yī)學、細胞成像等領域。近年來,鎘基量子點,由于光學性能優(yōu)異而廣受顯示、照明領域的歡迎。但鎘元素的生物毒性限制了鎘基量子點在免疫分析、生物醫(yī)學等領域的應用,對環(huán)境和人體都有巨大危害。本文研究的對象是無鎘量子點磷化銦（InP）,探究了發(fā)光原理,合成方法與器件應用等內容。當前InP量子點還存在量子產率較低,無法大規(guī)模生產等問題,嚴重制約了InP QDs的應用。本研究采用核殼結構解決InP量子點量子產率不高的問題,對InP分別包覆不同的殼層（ZnSe和ZnS）和不同厚度的殼層,通過對比分析發(fā)現(xiàn)硒化鋅（ZnSe）在一定程度上可以兼顧帶隙和晶格常數(shù)（ZnSe 5.66?）的問題,但由于ZnSe的勢壘較小,核心內的電子和空穴不易被限制,容易躍遷至殼層,導致光譜紅移,而為了得到綠光,需要將核心尺寸減小,使之色彩更純。當體積較小時,比表面積相對較大,因此表面缺陷增多,量子產率大大降低,并且其自身的化學穩(wěn)定性也制約ZnSe的應用。通過摸索最佳反應溫度、時間、投料比,最后我們發(fā)現(xiàn)硫化鋅（ZnS）為最佳的包覆層,... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省211工程院校985工程院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

晶體材料的能帶隨著尺寸的變化圖[12]

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-7-1.2.3量子點的發(fā)光機理量子點是一種半導體材料，尺寸小于或者等于波爾激子半徑，由充滿電子的價帶和半滿或者未滿電子的導帶組成。對于粒徑大小不同的量子點，其分裂的能級也不相同，當量子點粒徑越小，禁帶寬度就越寬。量子點的粒徑和帶寬成負相關。當量子點被光激發(fā)后，如圖1-2所示，基態(tài)電子吸收能量躍遷到導帶，成為激發(fā)態(tài)電子，這樣在被激發(fā)的電子原來位置上會留有一個空穴，空穴與激發(fā)態(tài)的電子形成了電子-空穴對，隨后激發(fā)態(tài)電子躍遷回基態(tài)又變?yōu)榛鶓B(tài)電子，并且釋放能量從而發(fā)光，這就是量子點的第一發(fā)光形式-輻射復合[43]。圖1-2量子點的發(fā)光原理示意圖[43]除此之外，量子點發(fā)光方式還有其他兩種。輻射發(fā)光的波長取決于量子點的禁帶寬度，禁帶寬度又是由量子點粒徑?jīng)Q定的，也就是發(fā)光波長最終決定于量子點粒徑大校所以量子點的發(fā)光波長和范圍可以通過調控尺寸大校第二種是電子與表面缺陷的復合發(fā)光，由于量子點尺寸小，相對來說具有更大的比表面積，因此表面的缺陷增多，當電子躍遷回基態(tài)時，缺陷可以捕獲電子，導致大部分的電子猝滅，從而發(fā)光效率非常低。第三種是電子和雜質的復合發(fā)光，這也是摻雜的原理，摻雜的離子能夠在能級結構中形成雜質能級。當躍遷回基態(tài)的電子與雜質能級復合，也能夠釋放能量從而發(fā)光。1.2.4量子點的應用量子點具有獨特的光學性質和物化性質，使得它在顯示領域，能源領域，太陽能電池，醫(yī)學領域以及生物領域有著巨大的應用前景。

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-8-（1）量子點在顯示領域的應用由于隨著人們生活要求越來越高，而量子點在發(fā)光色度上更高，飽和度更好，所以量子點在顯示市場的應用潛力非常大，最常見的應用方式即如圖1-3量子點發(fā)光二極管(QLED)和如圖1-4所示QD-LCD。圖1-3QLED原理圖[44]如圖1-3所示為QLED原理圖，發(fā)光層為量子點，這是與有機發(fā)光二極管（OLED）最大的區(qū)別，空穴與電子注入發(fā)光層形成光子發(fā)光。圖1-4QD-LCD原理圖QLED可以實現(xiàn)柔性顯示，厚度很薄，也很輕巧，響應時間快，可視角較大。量子點能夠作為顯示使用就是因為它的光致發(fā)光性能，而QD-LCD如圖所示1-4，就是在發(fā)射藍光的LED面前放置帶有紅色量子點和綠色量子點的薄膜，這樣在藍光的照射下可以量子點可以發(fā)出紅光和綠光然后和原色藍光混合形成需要的白色背光[44]。量子點LED有很多優(yōu)點，比如它可以由膠體溶液制成，材料要求低，并且顏色可以通過調控量子點尺寸來間接調控，理論來說，量子點LED的耗能也比OLED更低，同等畫質下節(jié)能為兩倍，而亮度提升了30%-40%，色彩飽和度更高，控制量子點尺寸調節(jié)顏色，無需“彩色過濾器”“陰罩”，精度高，他的材料是無機物，有更好的抗水性和抗氧抗侵蝕能力。在光學膜片，反射片涂層，擴散板

【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：3617762