掺杂量子点的多尺度微结构构建与光色调控

掺杂量子点的多尺度微结构构建与光色调控掺杂半导体量子点兼具量子点材料的本征光学特性和掺杂离子的发光性能 , 在光电器件、生物标记和荧光传感等多个领域显示出诱人的应用前景。本论文分别以过渡金属离子掺杂的- 族硫属化合物和全无机 CsPbX3(X =Cl,Br,I)钙钛矿量子点作为研究对象, 开展了不同体系掺杂量子点的多尺度微结构构建和光色调控的研究。本论文主要研究成果如下 :(1) 制备了 ZnS:Mn2+/ZnS/ZnS:Cu2+/ZnS 核多层壳结构量子点。 通过控制原料中S:Zn 比、包覆温度以及 Mn2+与 Cu2+离子的掺杂浓度与掺杂位置, 制备出了量子效率达到38%的白光发射ZnS:Mnn2+/ZnS/ZnS:Cu2+/ZnS量子点。 (2) 制备了CdS/ZnS/ZnS:Mn2+/ZnS核多层壳结构量子点。基于该量子点具有随激发光功率、量子点溶液浓度变化而变色的特性 , 实现了其在特定激发光功率和浓度下的颜色调控 , 探索了其在光学防伪方面的应用。 (3) 基于 CsPbBr3和和 CsPb1-xMnxC13量子点的共交换作用 , 制备了 Mn2+掺杂的全无机钙钛矿CsPbX3量子点。通过控制Cl/Br 比例 , 实现了Mn2+掺杂丐钛矿量子点的光色调控, 并发现了 M Mn2+的发光强度随Br- 含量的增加而逐渐降低 , 研究了其可能的机理。 (4) 基于 ZnBr2 和CsPb1-xMnxC13量子点的离子交换作用, 得到了高 Br- 含量的CsPb1-xBr3:xMn2+量子点。研究发现离子交换时卤素之间的离子交换速率远大于二价金属离子之间的离子交换速率 , 获得了兼具高 Mn2+掺杂量和高 Br- 含量的 CsPb(Cl,Br)3:Mn2+ 量子点 , 实现更大范围的光谱调控。 (5) 采用 ZnX2后处理 CsPbX3量子点 ,ZnX2 中的卤素离子会填补 CsPbX3量子点表面的卤素缺陷 ; 而采用水后处理CsPbX3量子点时, 量子点表面的离子会溶解于水中使得内层的晶面成为新的表面层,也消除了表面缺陷。表面缺陷的消除显著地增强了CsPbX3 量子点的稳定性和发光性能。