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PbSe量子点的合成及光谱性质研究(2)

时间:2025-03-11 21:54来源:99641
2.1实验药品 12 2.2实验仪器 12 2.3性能测试设备 12 2.4样品制备 13 2.4.1 药品配置 13 2.4.1 实验步骤 14 2.5实验流程图 15 2.6光谱测试 15 3结果与讨论 16 3. 1吸收光谱

2.1实验药品 12

2.2实验仪器 12

2.3性能测试设备 12

2.4样品制备 13

2.4.1 药品配置 13

2.4.1 实验步骤 14

2.5实验流程图 15

2.6光谱测试 15

3结果与讨论 16

3. 1吸收光谱 16

3.2 激发光谱 18

3. 3吸收光谱 20

3. 4发射光谱 21

3. 5 近红外光谱 24

4结论 25

致谢 26

参考文献 27

1绪论

1.1 引言

近几年来,人们对量子点越来越重视,是因为它具有特殊的光电性质。这是由于它们的大小可调谐的吸收-排放剖面,高的光稳定性和量子产量。例如,IV-VI PbSe、PbS和PbTe量子点覆盖1200-2340nm的近红外区、II-VI CdS、CdSe、CdTe和IV Si量子点覆盖可见区域,其中吸收-发射波长取决于粒径大小。由于量子约束效应的影响,量子点的带隙是可调谐的,这为光纤放大器提供了核心增益介质。

近年来,掺杂PbSe量子点的玻璃由于其巨大的玻尔半径和宽带接近红外辐射和吸收值而引起了越来越多的关注。由于量子约束效应, PbSe量子点的光致发光覆盖了整个近红外光谱范围,这取决于它的大小。因为它具有独特的光学特性,PbSe量子点已经运用在各种光电器件上,比如光纤放大器或光纤激光器等。

1.2 半导体量子点的光学性质

半导体纳米微晶体也叫作量子点,因为原子和半导体量子点有着相似的独特的性质,从而研究人员通过变化量子点的大小尺寸,吸收及发射就可以在不同波长的光子上实现。量子尺寸效应、库仑阻塞效应和量子限域效应等特殊效应被引起,由于量子点的半径小于或者接近激子波尔半径,而且量子点它三个维度的大小都在几十纳米以内,另外因为量子点具有很强的荧光辐射效应,量子点被研究以及运用于各种光电器件比如:非线性光学、存储器、磁介质、显示产业、太阳能电池和生物光学等。

1.2.1 量子尺寸效应

当微观粒子变小至趋近于某一值(激子的波尔半径46nm、电子的德布罗意波长及相干波长)时,载流子的运动将被微小空间阻碍,靠近于费米能级的电子,其能级从连续变成分立,也就是说能量发生了量子化,所以将这个效应叫作量子尺寸效应。

利用对量子点的尺寸、结构和形状的掌控,从而能够改变各种电子的状态,比如量子点的激子束缚能的尺寸、能带宽度和激子的蓝移等。我们可以观测道德量子尺寸效应是指,量子点的大小越小蓝移情况就会越明显,也就是说当量子点的大小变小,吸收谱会发生蓝移的情况。粒子直径和相邻的电子能级间距的关系表现在kubo公式上: 

上式中N表示一个纳米晶粒的导电电子总数;δ表示能级的间隔;V为纳米晶体粒子的体积;Ef为费米能级。kubo公式表明出通过改变量子点的大小将会取得不一样的禁带宽度,从而得到不一样的发射光谱和吸收光谱,光谱会随着量子点大小的减小发生蓝移。

1.2.2 表面效应

当量子点的大小偏小时,大多数原子会出现在量子点的表面。它的表面积和体积成反比的效应,我们叫它表面效应。当量子点的晶体粒径变小时,量子点表面的原子数成几何级数增长,配位不狗的够现象会发生在量子点表面,导致量子点表面的原子出现强烈的易反应性和活性,于此同时导致量子点表面电子能谱和电子自旋产生变化,出现陷阱电子和空穴,从而改变了量子点的荧光发射。 PbSe量子点的合成及光谱性质研究(2):http://www.chuibin.com/wuli/lunwen_205431.html

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