热注入法合成硒化铅胶体量子点研究

论文摘要

IV-VI族胶体量子点是一种新型直接带隙低维半导体材料，具有显著的量子尺寸效应，表面效应及多激子产生效应，可广泛应用于太阳能电池、红外探测器、生物示踪、光纤通讯等领域。溶液工艺制备方式简单，对工艺环境的要求不高，而量子点器件不需要衬底晶格匹配，因此可以通过溶液工艺低成本、大面积地制备量子点器件。PbSe的禁带宽度窄（0.28eV），激子波尔半径大（46nm），吸收光谱可以调节到很大范围，容易出现量子尺寸效应。本文利用热注入法合成单分散硒化铅红外胶体量子点，并对其进行表征分析获得相关结论。接着我们对量子点薄膜的制备进行了初步的研究，并给出了相关经验参数。制备PbSe胶体量子点过程为，先将Se粉与TOP混合加热合成硒源TOPSe，接着将氧化铅（或三水乙酸铅）、油酸、TOP及二苯醚（或十八烯）混合加热制得铅源油酸铅。接着将硒源在180左右高温下快速注入到铅源中生长PbSe量子点，量子点表面由油酸钝化而稳定分散在有机溶剂中。实验中采用不同的原料及不同的配方成功制备了直径分布在10nm30nm范围的，形貌各异的岩盐矿结构单分散的胶体量子点，其红外吸收峰蓝移现象明显，且有强烈对称的荧光发光峰。本文着重探讨了单分散胶体量子点的配方、胶体量子点的稳定性、自组装结构、生长机理及TOP在铅源中的作用等，并总结出相关的实验操作的经验参数，为更高效的合成PbSe红外胶体量子点做指导。课题中我们还研究了PbSe CQDs薄膜的制备工艺，采用了旋涂法和浸涂法两种溶液工艺中常用的方法进行实验。得出实验的经验参数为旋涂法中量子点的浓度一般为50-100mg/mL，浸涂中使用的溶液浓度为5-10mg/mL，一般需要涂20层以上的薄膜才能获得较为均匀的薄膜；而浸涂法以10cm/min的提拉速度制备，一般需要涂15层以上才能获得淀积的较为均匀的薄膜。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 量子点低维物性
• 1.2 IV-VI 族胶体量子点简介
• 1.3 IV-VI 族胶体量子点研究进展
• 1.4 本研究意义及论文结构
• 2 胶体量子点理论基础
• 2.1 量子点理论模型
• 2.2 量子点量子尺寸效应产生原理
• 2.3 量子点生长动力学
• 2.4 量子点中载流子输运特性
• 3 PbSe 胶体量子点的合成及薄膜的制备
• 3.1 胶体量子点的合成
• 3.2 胶体量子点薄膜制备
• 3.3 样品的表征手段
• 4 PbSe 胶体量子点及其薄膜的制备与表征
• 4.1 不同形状 PbSe 胶体量子点的合成
• 4.2 胶体量子点稳定性分析
• 4.3 胶体量子点自组装结构分析
• 4.4 单分散 PbSe 胶体量子点的生长机理研究
• 4.5 量子点红外光学性能的研究
• 4.6 PbSe 胶体量子点薄膜制备的表征
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：攻读硕士学位期间发表的论文、获得的奖励及完成的基金