钙钛矿量子点玻璃结构设计与发光性能研究

来源 :中国计量大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhuspecial
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,全无机钙钛矿(Cs Pb X3)量子点因具有可调谐窄带发射、较宽的吸收光谱以及高的量子产率等独特优势而在光伏电池和下一代照明领域显示出巨大的应用潜力。而采用过饱和结晶法及热注入法所获取的量子点容易发生阴离子交换反应,因此热稳定性和化学稳定性较差,这给量子点的实际应用带来了很大的挑战。本课题利用玻璃基质作为稳定的网络载体,通过对玻璃网络结构的设计和调控,采用高温熔融与热处理的方法在不同的玻璃体系中制备Cs Pb X3量子点,并深入研究了量子点在不同玻璃基质中成核长大的机理,探明玻璃组分-结构-光学性能间的关联,从而在本质上提升量子点玻璃的发光效率。在此基础上,构建了基于多色发光Cs Pb X3量子点玻璃的固态照明器件,并且拓宽了量子点玻璃的可应用前景(光催化及滤波片域)。该项工作对量子点玻璃的研究具有重要的学术价值,对促进基于钙钛矿量子点材料光子器件的实际应用具有重要的科学意义。论文主要包括六个章节:论文第一章为研究背景和意义部分。简单概述了量子点的种类和发展历程,主要介绍了钙钛矿量子点的制备方法。随后重点介绍了量子点玻璃材料的研究与发展,主要包括对其结构、光学性能以及应用前景的介绍,从而引出了本文的研究思路和方向。论文第二章涉及一些相关实验及理论计算。主要介绍了钙钛矿量子点玻璃的化学组分与玻璃样品的制备方法、相关的性能测试及相应的实验测试仪器信息,同时也列出了在本文工作中所涉及到的一些物理参数的定义公式及其计算方法。论文第三章为磷酸盐钙钛矿量子点玻璃结构及光学性质研究。主要研究了获取量子点磷酸盐玻璃的几种不同制备方法,并对其析晶机理及光学性能进行一系列研究。通过改变制备玻璃基质中Cl、Br、I三种卤素元素的比例,采用传统热处理方法制备了纯的Cs Pb Cl3、Cs Pb Br3和Cs Pb I3量子点磷酸盐玻璃,实现了可见光波段的全光谱(405 nm-690 nm)发射,研究了该量子点玻璃在高温下的热稳定性,计算得出该体系的量子点玻璃具有较大的激活能,表明该量子点玻璃的光致发光起源主要来自激子的复合,而不是自由电子和空穴的复合。此外,采用机械析晶和水化结晶两种方法,制备出具有良好热稳定性和水稳定性的Cs Pb Br3量子点磷酸盐玻璃。在机械应力作用下,在Cs Pb Br3量子点玻璃中观察到了位于523 nm的绿光发射,其寿命长达75.2 ns。在水化条件下,Cs Pb Br3量子点玻璃中也出现了强烈的绿光发射,最后将采用机械析晶得到的Cs Pb Br3量子点玻璃在水中进行长时间观察,结果表明随观察时间的延长,玻璃表面出现发光增强现象,这一结果进一步验证了水化结晶的绿光发射的确来自于量子点在玻璃表面的结晶行为。论文第四章为稀土元素(Eu3+、Ce4+)掺杂的量子点碲酸盐玻璃结构及光学性质研究。当玻璃原料中未加入Eu2O3时,可实现Cs Pb Br3量子点的绿光发射。当在玻璃原料中加入Eu2O3后,Eu3+离子取代了Cs Pb Br3量子点中Pb2+离子的格位,形成了Cs Eu Br3量子点,从而产生了蓝光发射。同时,通过控制热处理的温度,可以实现蓝绿光的可调谐发射。最后通过结合Cs Eu Br3量子点的蓝光发射、Cs Pb Br3量子点的绿色发光,以及玻璃基体中存在的特征Eu3+的红色发射,从而设计出了一种不掺杂任何荧光粉的白光发射二极管,获得了CCT为4075 K的暖白光。此外,在不同热处理工艺下,由于量子限域效应而使Cs Pb Br3量子点玻璃的吸收波长继续加宽(大于发射波长截止边),在此基础上,通过在玻璃原料中加入Ce O2从而降低Cs Pb Br3量子点的本征光致发光强度。这种玻璃材料可以屏蔽200 nm-530 nm的短波长并确保长波长(560 nm-800 nm)的高透射率(>80%)。论文第五章为锗磷酸盐量子点玻璃结构及光学性质研究。主要通过改变玻璃形成体中GeO2与P2O5的比例来调控玻璃的网络结构,从而在玻璃基体中获取Cs Pb Br3量子点,对其析晶机理进行了详细的研究,认为这是玻璃基体的不同相分离程度所致。该量子点玻璃经过热循环实验后,荧光强度比初始荧光强度提高了1.5倍,表明其具有良好的热稳定性能。此外,首次将量子点玻璃材料应用于抗生素残余降解实验,将浓度为20 mg/L的盐酸四环素在1 h内降解了73%,光催化效率在3个循环后达到初始值的85%,显示出良好的水稳定性。论文的第六章是论文的结论部分,概括了全文工作的主要内容与结果,同时指出了工作中的不足之处以及对未来工作的展望。
其他文献
步入21世纪,光纤传感技术遍地开花,依赖其较强的抗电磁干扰能力、简单的制作手法以及其微小的结构体积等优势,在国防军事、环境监测、生物医学等领域广泛应用。随着广大科研人员对不同干涉结构的光纤传感领域的不断挖掘,不同干涉传感器推陈出新,满足复杂环境下的准确检测以及实现高灵敏度成为研究的重点和难点。本论文依赖高温熔接技术和飞秒激光微加工技术等工艺手段制备能够适应极端环境和高灵敏度的光纤传感器,具体内容如
学位
随机共振的产生需要弱信号、噪声和非线性系统三个要素的协同作用。非线性系统结构对随机共振效应具有重要影响,而改变稳态个数是改变其结构的方法之一。本文利用非线性系统的分岔特性来实现系统稳态个数的灵活改变,提出了随机共振的分岔控制方法,并将其应用于工程实际。具体研究内容如下:(1)构造了一种含分岔参数的8次势函数,研究了其在双稳态、三稳态、四稳态之间的切换规律。推导了分岔系统对于周期信号的输出响应的近似
学位
由于传统的水表抄表方式效率低、工作强度大,人工抄表、收费的方式逐渐被智能远程抄表系统取代。通过对国内外现有抄表系统的对比研究,结合现有传感技术、通信技术和计算机技术,提出了一种摄像直读式远程抄表方案。在不改变水表原有结构的基础上,通过在传统机械水表上加装摄像头,设计了基于M-Bus总线通信的摄像直读模块,开发了基于Linux系统的抄表集中器,获取水表字轮图像和计量数据。主要完成了以下工作内容:(1
学位
随着生活水平的提高,我国对粮食、棉花的需求量日益增大。由于粮食、棉花的易燃、阴燃、自燃等性质的存在,仓储存在着较大的热灾害隐患。因此,加强对粮食、棉花储备库的温度监测具有重大的意义。传统的电子温度监测存在本身带电、有监测盲区且易受电磁干扰的问题。而分布式光纤测温技术本征安全、灵敏度高、监测范围广、耐腐蚀。本文主要研究了基于拉曼散射的分布式光纤测温技术在粮食、棉花储备库中的应用。详细内容介绍如下:1
学位
数字全息术是一种结合了光学全息术、计算机技术与电子成像技术的光信息处理技术,可根据全息图重建获取物体的表面三维形貌分布,具有高分辨率、实时、无接触、无损的特点。同轴数字全息因其光路搭建与光学原理简单,成像系统空间带宽积高等优点而被广泛使用,但由于全息重建中复数对称性引起的相位共轭波干扰,产生的零级项与孪生像噪声大大影响了重建效果。如何抑制噪声提高同轴重建像质是当前亟待解决的问题,另外在数字全息重建
学位
<正> 失眠,到目前为止,一直找不到有效的治疗方法,它给患者带来许多精神上的痛苦,严重影响到健康。巴西医生乌姆别尔托,在他毫无效果地饱尝了各种治疗失眠症的药物之后,想出一个独特的方法:
期刊
钙钛矿太阳能电池(PSCs)作为第三代太阳能电池,在短短几年时间里,其效率从3.8%飞速上升到25%以上。然而传统制备钙钛矿太阳能电池电极的方式是昂贵的真空蒸镀技术,这大大限制了未来制备大面积电池的发展。层压方式制备电池成功避免了真空蒸镀法的各种限制,且可以将太阳能电池结构的制造分离,避免了溶剂对界面层的相互影响带来的器件性能下降,降低PSCs制造的难度和复杂性。本文主要进行了以下三个方面的工作:
学位
温度作为基本物理量之一,在生产、生活、医学、科研和环境检测等各个方面都占据着重要的地位。温度的变化,可以反映出物质的演变过程。如果能精确的检测温度,在医学和生产等各个方面的发展都会有质的飞跃。因此,精确地控制温度已成为生产和开发中的首等大事。现有的接触测温方法受测试环境和材料的影响,因为它们需要与待测物体接触。在恶劣的环境(腐蚀性环境,高速移动的物体等)中,温度检测受到限制,因此非接触式测温技术应
学位
二维(2D)过渡金属硫族化合物(TMDs)因其大的表面体积比、可调的能带结构和优异的光电性质成为发展下一代高性能电子和光电子器件的重要候选材料。由于其超薄的原子结构,传统的器件集成工艺容易导致二维TMD材料与金属电极的接触界面形成较高的接触势垒和费米钉扎现象,极大地制约了器件性能的提升。为了改善其器件的光电性能,本文采用基于密度泛函理论(DFT)的高通量计算方法,利用相结构和能带工程的思想发掘具有
学位
鸟类的观察与监测是生物多样性保护行动中的重要环节。基于鸣声进行鸟类的观测识别,由于其干扰性低、监测范围广、采集高效等优势,更是具有广泛的应用前景。本文针对实际环境下的鸟类鸣声识别进行了研究,主要的工作内容如下:(1)鸣声信号预处理及特征提取研究,将基本谱减法降噪进行自适应化,辅以自适应双门限法提取音节,以适应复杂的采集环境,并采用基于自适应最优核时频分析的方法,进行特征提取,将得到的包含能量信息的
学位